Получены полимеры, значительно ослабляющие последствия взрывов и пожаров топливохранилищ
Когда в случае террористического акта, автомобильной или производственной аварии воспламеняется топливо, последствия могут быть катастрофическими. Сегодня учёные изучают, как длинные полимерные цепочки микроскопических размеров, добавленные в топливо, способны значительно уменьшить ущерб от катастроф, при этом не влияя на производительность двигателей.
Мотивом для разработки данного проекта послужили террористические атаки 11 сентября 2001 года. В тот день два пассажирских самолёта врезались в башни Всемирного торгового центра в Нью-Йорке. Столкновение инициировало цепочку событий, приведших к обрушению зданий, рассказывает доктор Джулия Корнфилд, специалист в области полимеров в Калифорнийском технологическом институте.
В результате столкновения авиационно топливо превратилось в аэрозоль, взрыв которого выбил сотни окон (обеспечив поступление воздуха к пожару в здании), разрушил бетонные перекрытия и сорвал изоляцию со стальных балок. Если бы не это распыление топлива, разрушения были бы слабее, и, возможно, здания бы выстояли, считает Корнфилд.
После катастрофы кто-то из коллег Корнфилд предположил, что небольшая добавка полимеров в топливо уменьшит образование аэрозоля при столкновении и снизит вероятность воспламенения или взрыва. В результате группа Корнфилд начала поиск подходящих полимеров, способных рассеять энергию столкновения, которая распыляет капельки топлива, превращая их в аэрозоль.
Подпись к изображению: Новые полимерные топливные присадки лучше помогают предотвратить взрывное возгорание (внизу), чем обычные (вверху)
В результате были получены «сверхдлинные» полимеры, способные уменьшить образование аэрозоля, но они мешают работе двигателя. Также, они разрушаются при перекачке по трубопроводам и в насосах.
В качестве альтернативы исследователи создали полимеры, которые способны обратимо соединяться концами посредством карбоновых кислот и аминогрупп, образуя «супермегамолекулы», которые имеют такую же длину, как и сверхдлинные полимеры, но не разрушаются при перекачке. Исследователи учредили компанию-стартап Fluid Efficiency для дальнейшей работы над полимерами и производства образцов для проведения испытаний нефтехимическими компаниями, производителями смазок и операторами трубопроводов.
Компания получила обнадёживающие результаты. Образование аэрозоля при добавке в топливо полимеров значительно снизилось, и после воспламенения пламя гасло само. Недавнее испытание показало, что супермегамолекулы остаются активными, пройдя более тысячи километров по трубопроводу через сотни насосов, при том, что сверхдлинные полимеры в основном потеряли бы свои свойства уже через сотню километров. «Это важный шаг к созданию добавки, способной повысить транспортную безопасность всех потребителей, получающих топливо по трубопроводу — им не надо будет беспокоиться о том, что защитные свойства могут быть утеряны при транспортировке».
Молекулы Корнфилд имеют и другие преимущества — они способствуют течению топлива по трубопроводам и шлангам. Так как углеводородная формула молекул полимера сходна с молекулами топлива, они сохраняют растворимость даже при низких температурах. К тому же, они распадаются на более мелкие, попадая в двигатели и сгорая вместе с топливом, и поэтому не снижают КПД двигателя. Неожиданный плюс — добавки препятствуют образованию сажи в дизельных двигателях на 12 процентов, как показали опыты в Университете Калифорнии.
Сейчас такие полимеры добавили бы 1-2 цента к стоимости галлона топлива, что весьма заметно. Компания ищет партнёров, которые помогли бы снизить себестоимость и протестировать эффективность этих молекул с различными видами топлива.
04.04.2019 10:55
