Разработана технология, позволяющая извлекать литий из воды нефтяных скважин с эффективностью 75%
Литий называют "новой нефтью": без него не работают смартфоны и не ездят электромобили. Россия пока покупает этот металл за рубежом, хотя собственный источник есть прямо на нефтяных месторождениях. Вместе с углеводородами на поверхность поднимаются миллиарды тонн пластовых вод, которые раньше считали бесполезным продуктом и закачивали обратно, тратя огромные ресурсы. Но эта вода содержит литий. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая позволяет извлекать его прямо на месторождениях, заодно очищая воду. Эффективность составляет 75%, аналогов в мире нет. Эта разработка решит сразу две задачи: очистку пластовых вод и получение стратегически важного металла, который сегодня Россия импортирует.
На программу, автоматизирующую управление процессом, получен патент. Работа над проектом осуществляется в рамках федеральной программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030".
Литий - самый легкий металл на Земле. Он стал главным героем современной энергетики благодаря уникальному свойству: идеально подходит для хранения энергии. Батареи на его основе легкие и емкие. В чистом виде в природе он не встречается - слишком активный. Но его соединения есть повсюду: в камнях, соленых озерах и даже в морской воде.
Добывают литий двумя классическими способами. Первый - переработка руды: ее дробят, обжигают, обрабатывают кислотой. Это дорого, энергозатратно и к тому же наносит вред природе: после переработки остаются горы отходов, которые занимают огромные площади и загрязняют почву.
Второй - выпаривание из соленых озер в Южной Америке, в знаменитом "литиевом треугольнике" Чили, Аргентины и Боливии. Там воду месяцами испаряют в специальных бассейнах. Это дешевле, но очень медленно, к тому же около трети лития теряется, а на месте остаются солончаки - земли с таким высоким содержанием соли, что на них почти ничего не растет.
У обоих методов общая проблема: они требуют огромных площадей, тонн воды и электроэнергии. Сегодня Россия покупает литий за рубежом, собственная промышленная добыча практически не ведется. Мировой же рынок поделен: около 80% всего лития добывают три страны - Китай, Австралия и Чили. К 2028 году стратегическая задача России - полностью отказаться от импорта лития и закрывать потребности страны за счет собственных месторождений.
Есть еще один источник лития, о котором долго не вспоминали. При бурении скважин на поверхность поднимается вода - иногда в объемах, превышающих добычу углеводородов. Это пластовые воды. Ежегодно в мире их накапливается миллиарды тонн.
Долгое время они считались бесполезным попутным продуктом. Это агрессивный химический раствор с высоким содержанием солей, металлов и, иногда, радиоактивных элементов. Просто вылить их нельзя - это уничтожит почву, водоемы и все живое вокруг. Поэтому на месторождениях выстроена целая индустрия: воду собирают, очищают от вредных примесей и закачивают обратно под землю. Это сложные инженерные сооружения, дорогое оборудование и постоянные затраты энергии. За миллионы лет под землей пластовые воды растворили в себе множество элементов, включая литий.
Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая позволяет очищать пластовую воду и одновременно извлекать из нее литий.
"Прямых аналогов технологии нет. Ее суть в том, что воду обрабатывают электричеством и специальными реагентами. В результате в жидкости образуется комплексное хлорсодержащее слоистое соединение, позволяющее селективно извлекать литий для его дальнейшей переработки", - объясняет Павел Илюшин, директор АНО "Пермский НОЦ "Рациональное недропользование", доцент кафедры "Нефтегазовые технологии" ПНИПУ.
Управление процессом автоматизировано с помощью специального программного продукта. Он взаимодействует с контроллерами оборудования и выполняет несколько функций: управляет режимами обработки (сила тока, напряжение, время), контролирует значение pH среды и корректирует параметры для поддержания оптимального диапазона, автоматически управляет перекачкой продукта в отстойники и процессом отстаивания с циклическим перемешиванием. Программа также собирает и хранит параметры процесса - pH, длительность этапов, параметры перемешивания - для формирования продукта с заданными характеристиками.
Технология прошла лабораторные испытания. Сравнивали содержание лития в исходной пробе пластовой воды и в пробе после обработки. Степень извлечения составила больше 75%. Иными словами, из каждых ста граммов лития, которые были в воде, удалось выделить 75. Для лабораторного этапа это высокий показатель.
Разработка пермских ученых решает сразу три задачи: снижает зависимость России от импорта лития, превращает отходы нефтедобычи в ценный ресурс и создает собственную базу полного цикла. В технологии уже заинтересованы крупнейшие нефтяные компании - "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ", "Роснефть" и "Газпром нефть".
Источник:
