El carbón disuelto podría convertirse en una materia prima para los materiales de carbono modernos
Krasnoyarsk, Krasnoyarsk, Rusia, Asia.- Científicos del Centro Científico de Krasnoyarsk de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia, junto con colegas de Rusia, Mongolia y China, han propuesto una tecnología para procesar carbón en hidrocarburos poliaromáticos y resinas. La tecnología permite convertir hasta el 97,5% del carbón en materias primas valiosas con un mínimo de residuos y niveles mucho más bajos de benzopireno cancerígeno.
La tecnología abre nuevas perspectivas para la industria del carbón, ofreciendo una alternativa más respetuosa con el medio ambiente a la combustión tradicional. Los materiales obtenidos se pueden utilizar para la producción de fibra de carbono, coque de electrodos y otros productos de alta tecnología.
En los últimos años, la industria petrolera mundial se ha enfrentado a una proporción cada vez mayor de petróleo crudo pesado con alto contenido de azufre, cuyo procesamiento y refinación son costosos. Al mismo tiempo, los volúmenes de producción de alquitrán de hulla están disminuyendo debido a la menor demanda de coque metalúrgico, y su seguridad ambiental plantea interrogantes debido al alto contenido de compuestos cancerígenos peligrosos para el medio ambiente, como el benzopireno.
En este contexto, aumenta la necesidad de nuevas fuentes de materias primas para la producción de materiales de carbono modernos. Una de las soluciones prometedoras es el procesamiento químico del carbón, que puede convertirse en la base para la producción de materiales de carbono modernos.
Un equipo internacional de investigadores ha presentado una forma eficaz de convertir carbón común en materias primas para la industria química. La tecnología permite convertirlo en valiosos productos líquidos y resinas y podría ser un paso hacia un uso más eficiente de los recursos de carbón.
El proceso de procesamiento del carbón implica disolverlo en líquidos especiales obtenidos del carbón o del petróleo. Como parte del estudio, los expertos probaron alquitrán de hulla, gasóleo de petróleo y una mezcla de ambos como disolventes. Cuando se calienta a una temperatura de aproximadamente 380 °C y bajo la influencia de disolventes, el carbón está sujeto a destrucción. El producto resultante, con un rendimiento de hasta el 97,5%, es un concentrado de hidrocarburos poliaromáticos.
Los científicos observaron que el disolvente afecta las propiedades del producto resultante. La principal diferencia es el grado de aromaticidad. Es un término químico que describe la estructura de las moléculas. Cuanto mayor sea la aromaticidad, mayor será la resistencia térmica y la estabilidad química de los materiales resultantes, lo que es importante para la producción de compuestos de carbono. Se encontró que el material obtenido usando alquitrán de hulla era el más aromático. Estas sustancias son especialmente valiosas para la industria química.
Una de las principales ventajas de la tecnología fue la reducción del contenido de compuestos peligrosos en las sustancias resultantes. En particular, la concentración de benzopireno, uno de los carcinógenos más peligrosos, era significativamente menor que en la brea de hulla tradicional. También se descubrió que aumentar el tiempo que tarda el carbón en disolverse permite reducir aún más los niveles de carcinógenos. Esto hace que la nueva tecnología no sólo sea eficiente, sino también más respetuosa con el medio ambiente.
El desarrollo permite un uso más eficiente del carbón, ofreciendo una alternativa a su combustión. El carbón se convierte en compuestos valiosos con una cantidad mínima de residuos: no más del 8%, independientemente del disolvente elegido. Este enfoque permite reducir significativamente el volumen de residuos no utilizados y reducir el nivel de emisiones nocivas al medio ambiente.
Estos desarrollos podrían formar la base para un campus de investigación y producción planificado en la región. La integración de la investigación fundamental con las empresas industriales acelerará la implementación de tecnologías de procesamiento del carbón.
Las sustancias obtenidas del procesamiento de carbón a baja temperatura pueden convertirse en la base para la creación de materiales de carbono modernos de alta tecnología con baja carcinogenicidad. Contienen menos sustancias peligrosas y su estructura es adecuada para diversas aplicaciones industriales. Dependiendo del disolvente, se pueden controlar las propiedades de la materia prima resultante. Por ejemplo, un producto con disolvente de resina de coquización es ideal para la producción de coque de aguja, un material importante para electrodos de carbono de alta potencia, baterías y energía nuclear. Asimismo, el producto con disolvente de petróleo puede utilizarse para obtener fibra de carbono. Nuestra tecnología funciona sin catalizadores ni hidrógeno, en condiciones suaves, y permite el procesamiento casi completo del carbón. Esto la convierte en una opción prometedora para reemplazar parte de la materia prima petrolera y desarrollar una producción de materiales de carbono más respetuosa con el medio ambiente, señaló uno de los autores del trabajo, Petr Kuznetsov, doctor en Ciencias Químicas e investigador principal del Instituto de Química y Tecnología Química de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia.
Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Materials.
La investigación fue apoyada por el proyecto de la Fundación de Ciencias de Rusia (subvención 24-43-03001) y la Fundación de Ciencia y Tecnología de Mongolia. El material fue elaborado con el apoyo de una subvención del Ministerio de Educación y Ciencia de Rusia en el marco del Decenio de la Ciencia y la Tecnología.
