Новые технологии в химии и нефтехимии

Обращение к нетрадиционным источникам сырья.  Мировой рынок нефтехимии в настоящее время обращается к новым нетрадиционным источникам сырья, успешно конкурирующим с традиционными углеводородами. Растущие цены на углеводороды и прорывы в генной инженерии запустили новый виток развития биотехнологий, с помощью которых топливо можно производить из возобновляемых источников. Биотопливо – это топливо, получаемое из растительного или животного сырья, продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. В настоящее время биотопливо можно отнести, скорее, к экспериментальным источникам энергии, хотя некоторые его виды находятся всего в одном шаге от базовых мономеров, использующихся в традиционной нефтехимии. К таким видам можно отнести биодизель, бионафту, МЭГ, этанол. Эти технологии широко известны и находятся сейчас на стадии ранней коммерциализации. Среди преимуществ биотоплива – возобновляемость источников энергии и экологичность.

Применение биотехнологий в производстве, например, очистка горных пород с помощью бактерий.

Роботизация и автоматизация производства Строительство цифровых заводов Solvay c Siemens  разрабатывают «Завод будущего», Sadara – строительство полностью цифрового химического предприятия).

Ужесточение требований к экологичности производства (INEOS позиционирует свое участие в решении проблемы климата через разработку и производства углеволокна: использование углеволокна в авиастроении позволяет увеличить энергоэффективность самолетов на 30%).

Добыча, транспортировка и переработка углеводородов является одним из высокорисковых отраслей, поэтому активно развиваются технологии, обеспечивающие безопасность производства для людей.

Новые бизнес-модели, где производитель и потребитель связаны единым информационным полем, значительный рост скорости и точности вычислений. (Dow – разработка специальной информационно-аналитической базы для улучшения понимания потребностей клиентов).

Бум вторичной переработки – рост использования перерабатываемых материалов, разработка новых высокотехнологичных материалов («умных материалов» – геометрией, которых можно управлять).

Новые технологии переработки и получения пластика, например, команды химиков Стэнфордского университета во главе с Matthew Kanan разработала метод получения пластика из углекислого газа и биоотходов.

Химия – неоднозначная наука, неоднозначная в том смысле, что невозможно коротко ответить на вопрос: «что будет если смешать вещества А и В». Реакция может идти по-разному или не пойти вовсе. Все зависит от условий, от соотношения реагентов, давления, температуры, освещения, наличия электрических и магнитных полей и т.д. Обычно реакция идет несколькими путями, поэтому кроме целевого, нужного вещества образуется что-нибудь еще, побочное и ненужное. Множественность решений делают химию сложной наукой – не для всех. И в то же время химия является чрезвычайно интересной, потому что химики имеют множество инструментов влияния на протекание процессов. Благодаря этому они могут создавать то, что сейчас называют умными материалами, т.е. материалы которые изменяют свои характеристики под влиянием параметров окружающей среды. Пример: ткань – которая меняет свою проницаемость в зависимости от температуры и влажности воздуха. На солнце поры этой ткани открыты, ваше тело дышит, вы ощущаете комфортную прохладу. При похолодании и дожде поры закрываются – вам тепло и сухо. На самом деле подобная ткань уже создана.

Одной из главных задач химии будущего является создание новых материалов для конструирования устройств из атомно-молекулярных, ядерных и кварковых частиц. Уже сейчас на супермолекулярном уровне, учеными создаются графеновые пластинки. В будущем эти пластины найдут себе применение в наномашинах. Такие машины можно отнести к чему-то среднему между живыми тканями и веществами, и неживыми. Использовать наномашины можно в протезной промышленности, создавать на базе веществ искусственные клетки, которые смогут адаптироваться в человеческом организме. Благодаря химии будущего, медицина получит еще большие возможности для лечения ранее неизлечимых заболеваний, для борьбы с инвалидностью и помощи людям в целом.

Впереди нас ожидает настоящая революция в мире химии, ученые рассчитывают на то, что не так много времени осталось до изобретения веществ, которые полноценно смогут заменить необходимые органические вещества в организме живого существа. Благодаря химии будущего планируется разработать вещества, которые будут самопроизвольно восстанавливать свои свойства, твердую форму, жесткость. Также не за горами изобретения совершенно уникальных и универсальных растворителей, благодаря которым можно будет произвести удаление из формулы вещества какое-либо соединение или элемент, благодаря его полному растворению. Исследователи и химики даже рассчитывают на создание мегамолекулярных веществ, которые будут собой представлять миниатюрные и невероятно мощные компьютеры. Химия уже сейчас занимается производством и созданием конструкций стабильных атомов новых типов, которые содержат в своем составе антинуклоны и гипероны, но в будущем такие исследования получат еще большее распространение. Благодаря таким исследованиям, возможным станет решение проблемы холодного ядерного синтеза, любые ядерные вещества можно будет преобразовывать в другие соединения благодаря обычным химическим установкам.