Nanotechnologia a przemysł naftowy

• Autorzy: Krasodomski M. , Krasodomski W. , Ziemiański L.

Warianty tytułu

EN

Nanotechnology and the petroleum industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono zarys historii rozwoju badań nanocząstek (o rozmiarach od 1 do 100 nm). Wskazano, że podstawą wielu niezwykłych wlaściwości tych substancji są efekty kwantowe, których oddziaływanie jest wzmacniane przez odpowiednie uporządkowanie materiału atomowego. Na podstawie analizy doniesień literaturowych omówiono kierunki rozwoju nanotechnologii, stwierdzając, że obecnie największe zainteresowanie technikami operacji w obszarze nano wykazują firmy produkujące pamięci elektroniczne i procesory, ponieważ pozwalają one wytworzyć urządzenia o znacznie większych możliwościach obliczeniowych. Drugą dziedziną, wykorzystującą raczej mechaniczne cechy nanocząstek, jest tworzenie nowych materiałów konstrukcyjnych (kompozytów), a trzecią są badania związane z biologią i medycyną. Przykładem może tu być wykorzystanie nanocząsteczek srebra, jako silnego i trwałego biocydu. Badania w obszarze produktów naftowych są stosunkowo mało rozwinięte i mniej spektakularne. Przykładowo, wpływ nanocząstek na przewodnictwo cieplne wykorzystano przy produkcji cieczy chłodzących - nanofluidów; obniżanie współczynnika tarcia przez nanocząsteczki boru umożliwiło uzyskanie proekologicznych dodatków do olejów smarowych, zastępujących toksyczne produkty zawierające fosfor i siarkę; zwiększanie przewodnictwa elektrycznego cieczy węglowodorowych przez nanorurki węglowe zabezpiecza benzynę przed możliwością zapłonu przez wyładowanie ładunku statycznego. Przeprowadzone rozeznanie wskazuje, że pole badawcze w zakresie wykorzystania nanoproduktów w przemyśle naftowym oraz w procesach wytwarzania paliw alternatywnych jest perspektywiczne. Istnieją możliwości połączenia wiedzy Instytutu z możliwościami, jakie oferuje nanotechnologia w zakresie badań dodatków, katalizy, czy modyfikacji asfaltów. Na tym etapie najbardziej celowe wydaje się zbadanie przydatności obecnych na rynku nanoproduktów; do poprawy, czy modyfikacji właściwości produktów naftowych.

EN

The short R&D history of nanoparticles (1 up to 100 nm dimensions), and its using had been discussed. It had been pointed out that the unusual properties of nanoparticles and products based on there are caused by quantum effects, stimulated by the atomic structure arrangement. Based on the analysis of scientific and technical publications the development trends of nanotechnologies had been presented and it was clearly pointed out that the companies manufacturing electronic memories and processors are most interested in nanotechnologies, as methods of atom manipulation, allow considerable increase of memory capacity and higher transistors packing in processors, increasing greatly computing capabilities. In the second area of application are new construction materials, where unusual mechanical properties of nanoparticles, especially in mixtures with other materials – so called composites, are of importance. Third are applications in biology and medicine. New medicines had been developed and other agents, e.g. biocides (silver nanoparticles). In petroleum and petrochemical industry the application of nanoparticles and composites are rather limited yet, but the potential seems to be promising. The influence of nanoparticles on thermal conductivity was used to improve properties of cooling liquids – nanofluids; reduction of friction coefficient by boron nanoparticles allowed production of environmental friendly oil additives, without toxic components contained phosphorus and sulfur. Increase of electric conductivity of hydrocarbon liquids by addition of carbon nanotubes is very promising in many applications; especially in preventing explosions caused by static electricity. Nanotechnology creates perspectives for new R&D space e.g. obtaining new additives, catalysts for produce of biofuels, special bitumen compositions and many other materials. As the first step of investigations should be recommended the application tests of nanoproducts, present on the market, targeting the improvement of petroleum products properties. The number of publications and patent applications ref. to basic problems related to nanoparticles applied in hydrocarbon products are limited what creates the challenge.

Słowa kluczowe

PL

nanotechnologia; przemysł naftowy

EN

nanotechnology; petroleum industry

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 65, nr 1
• Strony: 83--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys.

Twórcy

autor

Krasodomski M.

autor

Krasodomski W.

autor

Ziemiański L.

• Instytut Nafty i Gazu, Kraków

Bibliografia

• [1] Quantum Sphere, What is nanotechnology; www.qsinano.com
• [2] The Projekt on Emerging Nanotechnologies. Learn about Nanotechnology; www.nanotechproject.org
• [3] Krasodomski M., Krasodomski W., Ziemiański L.: Możliwości wykorzystania produktów nanotechnologii w przemyśle naftowym i petrochemicznym. Prace INiG nr 156, 2008.
• [4] Komisja europejska: Nanotechnologia - Innowacja dla świata przyszłości. Dyrekcja Generalna ds. Badań Naukowych „Nanonauka i Nanotechnologia", 2007, EUR 21152PL.
• [5] Politechnika Wrocławska, Ist Polish Conference on Nanotechnology, 6--28.04.2007; http://www.nanoforum.org
• [6] I Krajowa Konferencja Nanotechnologii; www.wemif.net; zpp; www_old/nano; www.nano_konf.pwr.wroc.pl
• [7] Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical sciences, vol. 55, no. 2, 2007.
• [8] II Krajowa Konferencja Nanotechnologii; http://confer.uj.edu.pl/nano 2008
• [9] 22nd Conference of European Colloid and Interface Society. Materiały konferencyjne; www.ecis2008.pl
• [10] Foresight Nanotech Institute, A Short History of Nanotechnology; www.foresight.org
• [11] Encyclopedia Britannica; www.britannica.com/EBchecked/topic/323819/Sir-Harold-W-Kroto
• [12] US Patent 5227038, Electric arc process for making fullerenes.
• [13] Sigma Aldrich; Nanomaterials Tutorial; www.sigmaaldrich.com
• [14] NEC Laboratories, Carbon nanotubes; www.nec.co.jp
• [15] Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Avouris Ph. (Eds.): Carbon Nanotubes. Synthesis, Structure, Properties and Applications. Topice In Applied Physics v. 80, 2001.
• [16] Harris P.J .F.: Carbon Nanotubes and Related Structures. New Materials for the Twenty-first Century. Cambridge University Press, 2003.
• [17] Science, 28 July 2000, vol. 289, nr 5479, s. 505; www.sciencemag.org
• [18] Cumings J., Zettl Α.: Low-Friction Nanoscale Linear Bearing Realized from Multiwall Carbon Nanotubes. Science, vol. 289, s. 602-604, 28 July 2000; www.sciencemag.org
• [19] Meyyappan M. (Ed.): Carbon Nanotubes. Science and Applications, CRC Press, 2004.
• [20] Saito R. Dresselhaus G.: Physical Properties of Carbon Nanotubes. Imperial College Press, 1, 2004.
• [21] Adams T. (kompilacja); Physical properties of Carbon Nanotubes; www.pa.msu.edu
• [22] Reich S., Thomsen Ch., Maultzsch J.: Carbon Nanotubes, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., 2004.
• [23] O'Connell M.J. (Ed.): Carbon Nanotubes: Properties and Applications. Taylor and Francis, 2006.
• [24] Susumo Saito, Zettl A. (Eds.): Carbon Nanotubes: Quantum Cylinders of Graphene. vol. 3. Contemporary concepts of Condensed Matter Science. Elsevier Science, 2008.
• [25] Shanov V., Schulz M., Yun Yeo-Heung: Developing a new Grade of СТІС Carbon Nanosphere Chains and Processing this Material in Nanocomposites. University of Cincinati, 2007; www.cleantechnano.com
• [26] Shanov V.N., Gyeongrak Choi, Gunjan Maheshwari, Gautam Seth, Sachit Chopra, Ge Li, TeoHeung Yun, Jandro Abot, Schltz M.J.: An Initial Investigation of Structural Nanoskin Based on Carbon Nanosphere Chains. 2007; www.cleantechnano.com
• [27] Argonne National Laboratory: Nanofluids Could Help Open Door to Advanced Truck Designs. Trans Forum 2002, vol. 3, nr 4, s. 5; www.transportation.anl.gov
• [28] Marquis N., Chibante F.: Improving the Heat Transfer of Nanofluids and Nanolubricants with Carbon Nanotubes. JOM, 57(121), pp. 32-43, 2005; www.tms.org
• [29] Fotografìa wykonana w Cambridge University; www.superconductors.org
• [30] Argonne National Laboratory: A New Nanolubrication Technology May Solve Problems Caused by Low-Sulfur Diesel Fuels and Oils. Trans Forum, vol. 7, nr 2, s. 3, 2007.
• [31] U.S. Patent No. 6,783,561 : Method to Improve Lubricity of Low Sulfur Diesel and Gasoline Fuels.
• [32] U.S. Patent No. US2005/0009712: Methods to Improve Lubricity of Fuels and Lubricants.
• [33] Joly-Pottuz L., Matsumoto N., Kinoshita H., Vacher В., Belin M., Montagnac G., Martin J.M., Ohmae N.: Diamond-derived carbon onions as lubricant additives. Tribology International 41 (2), 69-78, Feb. 2008; http://cel.isiknowledge.com
• [34] Chen Chuan-Sheng, Chen Xiao-hua, Hu Jing, Zhang Hua, Li Wen-hua, Xu Long-shan, Yang Zhi: Effect of multi-walled carbon nanotubes on tribological properties of lubricant. Transactions of Nonferrous Metals Society of China; http://scholar.ilib.cn
• [35] Lacey P., Westbrook S.R.: Fuel Lubricity Additive Evaluation. Southwest Research Institute; www.swri.org
• [36] Oak Ridge National Laboratory; Nanofiltered Diesel, 22 May 2007, www.nanoforum.org
• [37] University of Twente: Nanosieve saves energy in biofue lproduction. 14 February 2008, www.utwente.nl
• [38] University of Massachusetts: A Research Roadmap for making Lignocellulosic biofuels. 2007; www.ecs.umass.edu
• [39] Nanostellar, Inc., Nanostellar Introduces Gold in Oxidation Catalyst That Can Reduce Diesel Hydrocarbon Emissions by as Much as 40 Percent More Than Commercial Catalysts; www.nanostellar.com
• [40] Oxonica Energy; www.oxonica.com
• [41] Fairley P.: Cleaning Up Combustion? Technology Review, 28 August 2006; www.technologyreview.com
• [42] National Institute of Environmental Health Sciences; Chemical Information Profile for Ceric Oxide; http://ntp.niehs.nih.gov
• [43] US EPA Nanotechnology White Paper; EPA 100/B-07/001, February 2007, http://es.epa.gov/ncer/nano/publications
• [44] Environment News Service (ENS); Designer nanobatons could help clean polluted groundwater and oil spills, published, 3 Jun. 2008; www.environmental-expert.com
• [45] Nanowire-mesh Paper Towel for Oil Spils Absorb 20 Times Its Weght in Oil; Science Daily, 2 June 2008; www.sciencedaily.com
• [46] Seung-Il Moon, Kyeong-Kap Paek, Yun-Hi Lee, Jai-Kyeong Kim, Soo-Won Kim, Byeong-Kwon Ju: Multiwall Carbon Nanotube Sensor for Monitoring Engine Oil Degradation. Electrochem. Solid-State Lett., Volume 9, Issue 8, pp. H78-H80, 2006; http://scitation.aip.org