Инновационную технологию для экономии энергии создали ученые в России

👨‍👩‍👧 Исследователи Университета науки и технологий МИСИС (НИТУ МИСИС) предложили новый подход к созданию термоэлектрических материалов, которые в перспективе могут быть использованы для преобразования промышленного тепла в электричество. Как отмечает пресс-служба вуза, этот метод одновременно повышает энергоэффективность производственных процессов и минимизирует воздействие на окружающую среду.

🔥Промышленное отработанное тепло, выделяемое на производстве, может быть значительным источником энергии, при этом обычно она никак не используется. Предложенная учеными НИТУ МИСИС технология, позволяющая улавливать и перерабатывать тепло в электричество, использует термоэлектрические материалы, созданные на основе перовскита манганита кальция с добавлением марокита. Они демонстрируют улучшенные термоэлектрические свойства при повышенных температурах, что превосходит известные аналоги. Эти характеристики достигаются благодаря контролируемой пористости и оптимизированной структуре, которая оказывает значительное влияние на проводимость тепла и электричества.

⚙️Исследователи предложили метод, включающий молекулярное смешение химических веществ, где ионы равномерно распределяются в растворе, создавая основу для однородного материала. Затем жидкость превращают в аэрозоль, капли которого попадают в горячую зону реактора. Там происходит их локальное горение, что позволяет точно контролировать состав и формировать уникальные микроструктуры, такие как полые или пористые сферы с заданной толщиной стенок и размером пор, без промежуточных стадий обработки. Полученный порошок уплотняют и спекают при высоких температурах. В его структуре образовываются новые фазы, а важные для термоэлектрической эффективности материала свойства улучшаются.

🔉По словам научного сотрудника НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС Жанны Ермековой, отличие нового метода от аналогов заключается в достижении рекордной эффективности преобразования тепла в электричество для чистого перовскита манганита кальция благодаря уникальной комбинации пористости, фазового состава и равномерности структуры. Также метод исключает длительное высокотемпературное обжигание, используемое в традиционных подходах, что делает его более энергоэффективным и простым для масштабирования.

#энергосбережение #наука

Пермские ученые определили оптимальные параметры работы для высокой эффективности добычи углеводородов

👨‍👩‍👧‍👦 Для этого исследователи Пермского политеха разработали модель околоскважинной зоны, включающей эксплуатационную колонну, цементный камень и участок породы-коллектора с перфорационными отверстиями. Она позволяет изучать влияние на проницаемость породы изменений, связанных с кумулятивной перфорацией – созданием гидродинамической связи между пластом и скважиной, в ходе которого в скважину спускают перфоратор на электрическом кабеле, взрыв от его зарядов образует направленную струю, которая создает каналы.

👨‍👩‍👧‍👦 Недостаток кумулятивной перфорации заключается в том, что из-за нее вблизи проделанных каналов меняется напряженно-деформированное состояние колонны, цементного камня и породы-коллектора, что приводит к снижению проницаемости горных пород и продуктивности скважины в целом. Для изучения таких изменений на проницаемость породы и на вероятность появления ослабленных или разрушаемых областей политехники провели численное моделирование околоскважинной зоны. Как отмечает пресс-служба вуза, полученные результаты позволили убедиться в необходимости выбора оптимального режима работы добывающих скважин для предотвращения интенсивного уплотнения коллектора при увеличении эффективных напряжений из-за снижения забойного и пластового давлений. Исследование ученых Пермского политеха позволило с помощью разработанной численной модели определить влияние депрессии на коэффициент продуктивности, что можно будет учесть в будущем при подборе эффективного режима добычи.

#наука #нефтедобыча

Экономичные сплавы для выделения сверхчистого водорода создали томские ученые

🧪Сегодня производство водорода связано в первую очередь с получением газовых смесей, из которых в дальнейшем необходимо извлекать чистое вещество. Ученые Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета занялись разработкой металлических мембран из многокомпонентных сплавов: они позволят эффективно отделять водород от других газов в составе смеси.

🔬Как сообщает пресс-служба вуза, исследователи синтезировали высокоэнтропийные сплавы, состоящие из 5 и более элементов, для чего сначала изучили сплавы ниобия, никеля, титана, ванадия, кобальта и циркония с точки зрения их влияния на проницаемость водорода. Созданные в результате экспериментов сплавы сочетают высокую стабильность и водородную проницаемость, что делает их похожими на дорогостоящие материалы из чистого палладия и палладиево-серебряные сплавы.

👨‍🔬Ученые подчеркивают, что предложенный ими подход также помогает формировать фундаментальные основы для понимания поведения водорода в сплавах в зависимости от их состава: это является важным для прогнозирования свойств разрабатываемых материалов.

#водород #наука

Контролировать поиски нефти помогут солнечно-слепые приемники изображений, разработанные российскими учеными

💬 О новых изысканиях исследователей Московского института электронной техники (МИЭТ) сообщает пресс-служба Российского научного фонда. В данное время ученые разрабатывают технологию создания сенсорно-преобразовательных пленок и фотокатодов на их основе, которые будут использованы в приемниках изображений, чувствительных к излучению в солнечно-слепом УФ-диапазоне.

⚙️ К сегодняшнему дню уже разработан и изготовлен фотокатод на основе поликристаллической алмазной пленки, легированной бором. Используя его, авторы исследования впервые в мире смогли создать экспериментальные образцы приемников изображений, чувствительные в солнечно-слепом ультрафиолетовом диапазоне 180–280 нм. Сейчас планируется насытить алмазную пленку люминесцирующими NV-центрами и сформировать ее на тыльной стороне кварцевого входного окна электронно-оптического преобразователя, что позволит получить одноканальные двухспектральные приемники изображений. Они будут не только регистрировать и распознавать объекты, излучающие в солнечно-слепом ультрафиолетовом диапазоне, но и координатно привязывать их изображения к изображению окружающей местности.

🛢 Таким образом, приемники можно будет использовать для решения широкого круга задач, от ранней бесконтактной диагностики технических неисправностей в высоковольтных линиях электропередачи до осуществления контроля процесса поискового бурения нефти.

#наука #нефтедобыча

Дебиты добывающих скважин на Самотлоре повысили с помощью новой разработки

🛢 Программное обеспечение для мобильных компрессорных установок, с помощью которого решаются задачи совершенствования процессов нефтедобычи, разработано специалистами «Самотлорнефтегаза» в сотрудничестве с научным институтом «Роснефти» в Самаре.

🖥 Как сообщает пресс-служба «Роснефти», новый программный модуль позволил увеличить на 15% удельную добычу нефти на Самотлорском месторождении, среднесуточная добыча нефти на одной скважине повысилась на 8 т. Мобильные компрессорные установки здесь используются для откачки газа из затрубного пространства скважин: это приводит к увеличению притока нефтесодержащей жидкости из пласта. Новое программное обеспечение обладает возможностью адаптироваться под условия каждой скважины, оперативно реагировать на их изменения и корректировать рекомендации для улучшения показателей.

🛢 Как отмечают на предприятии, разработанный цифровой продукт планируется применять и на других объектах, где актуально решение вопроса ограничения потенциала дебита скважины из-за высокого затрубного давления.

#нефтедобыча #наука

Причиной сотни мини-землетрясений в Великобритании названа нефтедобыча

🇬🇧 Геологи Университетского колледжа Лондона провели собственное исследование причин подземных толчков, которые ощущали жители графства Суррей на юге Англии, и пришли к выводу, что их вызвала именно добыча нефти, сообщает naked-science.ru.

🔎 Магнитуда землетрясений была небольшой, составляла от 1,34 до 3,18 по шкале Рихтера, однако обсуждение их вызывало споры, и предположения об их связи с работами нефтяной компании UK Oil & Gas тогда были отклонены, поскольку эпицентры были на 5–10 км удалены от буровой площадки. В итоге пришли к заключению, что толчки были вызваны некими природными процессами.

👨‍💻 Однако в настоящее время, изучив новейшие данные о составе горных пород в графстве Суррей, ученые пришли к выводу, что мини-землетрясения все-таки были спровоцированы добычей нефти. В ходе исследования было проведено более 1 млн компьютерных симуляций, учитывавших информацию о геологии, объемах добычи углеводородов и расположении эпицентра землетрясений. В результате связь между работами нефтяников и подземными толчками оказалась очевидной. Как объясняют ученые, извлечение нефти из глубоких пластов вызвало падение давления в подземных структурах, последовавший за ним сдвиг горных пород и, как итог, серию землетрясений.

#нефтедобыча #наука

Ученые предложили использовать соевые бобы для защиты Арктики от разливов нефти

👩‍🔬 Новую разработку – экологически безопасный реагент – представили ученые из Москвы и Красноярска, сообщает портал наука.рф. Основой для него стали фосфолипиды, выделенные из измельченных соевых бобов, и спирт изобутанол. Полученный исследователями материал способен сократить площадь разливов: он стягивает тонкую нефтяную пленку на воде до толщины, при которой ее можно собрать специальными устройствами, скиммерами, или сжечь. Сам реагент легко разлагается в окружающей среде, а потому не приводит к ее загрязнению.

⚛️ В ходе испытаний авторы изобретения искусственно смоделировали нефтяной разлив: образец нефти вылили в контейнеры с водой комнатной температуры и охлажденной до 0 и 7 °С, после чего нанесли на пятна, растекшиеся по поверхности, синтезированный реагент. Уже в течение первой минуты он уменьшил площадь нефтяного пятна на 93% в контейнере с водой комнатной температуры и на 89% – в контейнере с охлажденной водой. Толщина нефтяной пленки за счет ее сжатия в более плотный слой увеличилась в 1,6–2,6 раза, что дало возможность удалять ее нефтесборной техникой или сжигать непосредственно на месте разлива.

🌾 Как отметила руководитель проекта, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИНХС РАН, доцент РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Делгир Санджиева, по эффективности новый реагент превосходит большинство известных соединений для удаления разливов нефти, при этом имеет важное преимущество — он экологичен, поскольку быстро разлагается.

👨 В перспективе ученые протестируют его для удаления нефтяных пятен в природных условиях: требуется учесть все имеющиеся в естественной среде факторы, включая, например, ветер и течения.

#наука #экология

Более 240 тысяч исследований нефти провели в 2024 году специалисты АО «Транснефть – Дружба»

🧪 Работа велась в 12 лабораториях, в которых проверяют качество нефти и дизельного топлива по таким параметрам, как плотность, температура вспышки, смазывающая способность и др. Как отмечает пресс-служба предприятия, в 2024 году, помимо 240 тыс. исследований, также было проведено 4 тыс. процедур внутрилабораторного контроля и более 14 тыс. контрольных испытаний оборудования, которые направлены на повышение точности результатов исследований.

🕹 Для получения максимально точных результатов лаборатории были оснащены высокотехнологичным оборудованием: жидкостными и газовыми хроматографами, автоматическими титраторами для определения содержания воды в нефти и нефтепродуктах, плотномерами, анализаторами для определения фракционного состава, сушильными шкафами и термостатами.

💻 Все данные, получаемые в ходе исследований, аккумулируются в Единой лабораторной информационной системе (ЕЛИС): в 2024 году был введен программно-аппаратный комплекс системы, что позволило передавать все результаты испытаний с лабораторного оборудования напрямую в ЕЛИС. Таким образом, предотвращен риск ошибок, связанных с человеческим фактором.

#наука #транспортировка_нефти

Ученые Санкт-Петербурга занялись разработкой морских газотурбинных двигателей

🎓 Проект Передовой инженерной школы Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) реализуется в рамках Стратегии развития судостроительной промышленности России до 2035 года, предусматривающей масштабное обновление гражданского флота страны. Как сообщает пресс-служба Минобрнауки РФ, в данное время ученые СПбГМТУ приступили к исследованиям по формированию перспективного модельного ряда новых морских двигателей.

⚙️ Сейчас в России производятся двигатели с максимальной мощностью до 7,5 МВт, в то время как для крупнотоннажных судов необходимы энергетические установки большей мощности. Интерес исследователей санкт-петербургского вуза нацелен на решение этого вопроса: они пришли к выводу, что на транспортных крупнотоннажных судах можно использовать газотурбинные двигатели.

📰 По словам заведующего кафедрой проектирования судов СПбГМТУ Максима Власьева, ученые проанализировали состояние текущего парка морских судов в стране, изучили ограничения построечных мест судостроительных предприятий и морских портов и занялись прогнозированием и оценкой емкости рынка судов и морских газотурбинных двигателей гражданского применения до 2035 года с учетом потребностей российского флота.

🪙 В планах – формирование технических требований к отечественным газотурбинным двигателям морского применения и дальнейшая работа, которая приведет к разработке концепции унификации газотурбинных двигателей и созданию перспективного модельного ряда.

#газотурбинные_двигатели #наука

Разработка российских ученых поможет нефтяникам минимизировать разрушения крепи скважин

🛢 Ученые Пермского политеха впервые смоделировали крепь скважины, учитывая возникающее давление при перфорации, состав тампонажного раствора, свойства формируемого из него камня и параметры проведения прострелочно-взрывных работ. О новой разработке сообщает пресс-служба вуза, отмечая, что она актуальна для предприятий, занимающихся нефтедобычей. После процесса бурения стенки скважины укрепляют, спуская туда обсадную колонну и цементируя ее специальными тампонажными растворами. В полученной крепи формируют отверстия методом перфорации. Это необходимо для создания гидродинамической связи пласта со скважиной и начала процесса нефтеизвлечения. Неправильно подобранные параметры такой работы приводят к образованию трещин, которые становятся причиной преждевременного обводнения.

⚡️ Данную проблему и решают пермские исследователи. По словам заведующего кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Сергея Чернышова, традиционный подход, при котором плотность перфорации составляет 20 и 30 отверстий на метр длины коллекторов, не учитывает состав перфорационных жидкостей, забойное и пластовое давление. Не принимаются во внимание также свойства горной породы и физические процессы, происходящие в ней из-за воздействия на них ударной нагрузки при срабатывании перфоратора. Модель, разработанная политехниками, учитывает все эти особенности. Она позволит решить проблему сохранности цементного камня, что даст возможность не только выявить нарушение герметичности, но и вычислить максимально допустимую нагрузку на крепь, установить требования к свойствам тампонажного камня, а также разработать рекомендации к параметрам проведения перфорации.

☑️ Результаты, полученные учеными, могут быть использованы при определении оптимальных рецептур тампонажных растворов для крепления скважины, а также при выборе основных параметров перфорации. Это снизит риск ухудшения целостности и герметичности скважин, значительно сократит расходы на ее ремонт.

#нефтедобыча #наука

Ученые России предложили очищать Черное море от мазута с помощью водорослей

🎓 Новое решение по ликвидации экологической катастрофы представили в Мурманском морском биологическом институте (ММБИ) РАН: как сообщает РИА «Новости» со ссылкой на Агентство стратегических инициатив, оно предполагает использование бурых водорослей с ассоциированными бактериями. Чтобы использовать эту технологию, требуется установить вертикальные и горизонтальные канаты с вплетенными в них водорослями. После разлива нефтепродуктов водоросли применяются для блокирования масляного пятна. Они не дают ему распространиться, а бактерии начинают перерабатывать загрязнение. Сами бактерии затем будут поглощены водорослями.

🛡 Технология показала свою эффективность в водах северных морей: фукусовые водоросли в прибрежных водах Баренцева моря снабжают микроорганизмы кислородом и существенно повышают их активность в поглощении углеводородов. Сами водоросли, поглощая нефтепродукты и фильтруя тяжелые металлы, не чахнут, а прибавляют в весе и даже размножаются.

✏ Особо подчеркивается, что данный способ целесообразно применять после сбора и утилизации основной массы мазута.

⭐️ В данное время научное сообщество страны активно ищет новые решения, которые помогут ликвидаторам последствий крушения двух танкеров, которое произошло в районе Керченского пролива в середине декабря 2024 года. В частности, с разливами нефти могут бороться реагенты на основе фосфолипидов, выделенных из измельченных соевых бобов; а замазученный песок на побережье предлагают очищать с помощью биосырья, которое не растворяет мазут, а отделяет его от песка.

#наука #экология

Биодизельное топливо будут очищать от глицерина новым методом

⚡️ Новое решение предложили химики Санкт Петербургского государственного университета (СПбГУ): оно предполагает применение глубоких эвтектических растворителей на основе хлорида холина и мочевины.

🚙 Актуальность работы связана с тем, что биодизельное топливо, получаемое из растений или животных жиров путем химических реакций, все чаще используется в двигателях автомобилей, тракторов и спецтехники, а также в сельском хозяйстве. При его производстве образуется глицерин, который может вызвать засорение двигателя. Для его удаления обычно применяются такие методы очистки, как электролиз, кристаллизация и фильтрационные колонны. Все они требуют больших ресурсозатрат: по данным пресс-службы СПбГУ, новый метод является более эффективным и экономически выгодным.

🏭 Для очистки биодизельного топлива ученые предложили использовать экологичные растворители, которые характеризуются низкой токсичностью, негорючестью, низкой летучестью, а также быстрой биоразлагаемостью. Немаловажно, что их можно использовать повторно.

✅ Кроме того, процесс их производства прост и экономически эффективен: он включает смешение и нагревание компонентов, при этом в большинстве случаев не требуется дополнительная очистка веществ, а чистота конечного продукта зависит исключительно от качества исходных материалов и не ухудшается при производстве.

#наука #биотопливо

Выработано новое решение для прогнозирования выработки энергии от возобновляемых источников

👨‍👩‍👧‍👦 Программный модуль создали в Адыгейском государственном университете. Он позволяет оценить объемы вырабатываемой энергии, используя ретроспективные метеорологические данные, причем точность прогнозирования составляет 91–95%.

👨‍👩‍👧‍👦 Как объясняют в пресс-службе вуза, разработка актуальна для данного региона, обладающего большим потенциалом для комплексного использования геотермальных ресурсов, ветроэнергетики, солнечных электростанций, создания малых гидроэлектростанций. При этом прогнозирование объемов энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками энергии, является сложной задачей, поскольку ее поступление характеризуется высокой степенью неопределенности. В соответствии с этим эффективное планирование и использование ресурсов от возобновляемых источников энергии затруднено.

👨‍👩‍👧‍👦Ученые Адыгейского университета в своей работе применили рекуррентные нейронные сети. Они представляют собой математические модели, копирующие работу человеческого мозга, которые используются для обучения машин, анализа данных, распознавания образов и решения сложных задач. Также они содержат обратные связи – несколько копий одной и той же сети, каждая из которых передает информацию последующей копии.

👨‍👩‍👧‍👦 Использование таких нейросетей в прогнозировании может обеспечить повышенную точность, так как позволяет учитывать не только текущие входные данные для прогнозирования, но и дополнительную ретроспективную информацию по параметрам, которые влияют на работу возобновляемых источников энергии: относительной влажности, атмосферному давлению, температуре окружающей среды, скорости и направлению ветра. Используемый набор моделей позволяет произвести выбор наиболее подходящей из них для конкретных условий и имеющегося набора данных; кроме того, есть возможность адаптировать параметры моделей, повышая их точность.

#ВИЭ #наука

Казанские ученые внесли свой вклад в процесс очистки загрязненных нефтепродуктами почв

🏛 Предложение сотрудников учебно-научной лаборатории «Центр агро-и-экобиотехнологий» Института экологии, биотехнологии и природопользования Казанского федерального университета (КФУ) основывается на разработанных ими ранее методах очистки почв.

🎤 По словам старшего преподавателя кафедры биотехнологии Института экологии, биотехнологии и природопользования КФУ Лилии Бикташевой, основой технологий биоремедиации нефтезагрязненных почв являются бактерии-биодеструкторы, способные разлагать углеводороды, а также производимые ими биосурфактанты – поверхностно-активные вещества (ПАВ) микробиологического происхождения. Эти вещества играют ключевую роль в процессе очистки, так как обладают уникальными свойствами, позволяющими эффективно бороться с загрязнениями. Поскольку бактерий, которые разрушают нефть, в почве немного, требуется им помочь: один из способов – выделение из загрязненного грунта бактерий, очищение их в лаборатории, размножение и возвращение в почву. Ученые предложили вместо таких бактерий вносить в почву биосурфактанты – ПАВы, которые они выделяют. Благодаря эмульгирующим свойствам и способности снижать поверхностное натяжение воды биосурфактанты значительно повышают доступность углеводородов для микроорганизмов-деструкторов, которые содержатся в почве в небольшом количестве. Когда такие ПАВы вносятся в почву, нефть эмульгирует, распадаясь на шарики. В таком состоянии бактериям легче ее перерабатывать. Это позволяет ускорить процесс разложения нефтепродуктов в почве.

🔘 Эффективность метода уже подтвердили лабораторные эксперименты, в результате которых содержание углеводородов в почве снизилось на 35% после применения 1%-ного раствора биосурфактантов.

#наука #экология

Отслеживать токсичные пары мазута будут с помощью специальной компьютерной программы

🔥Новое решение для прогноза распространения загрязнений воздуха, возникших в результате выброса мазута на черноморском побережье, предложили ученые Московского физико-технического института (МФТИ). Как сообщает пресс-служба вуза, цифровая система представляет собой компьютерную программу, моделирующую перемещения воздушных масс, она способна предсказывать ситуацию на трое суток вперед.

💭 Мазут выделяет углеводороды, соединения серы и соединения азота. Это может быть опасно для людей и животных, особенно для волонтеров, которые в данное время работают с локализацией разлива мазута. Вдыхание его паров может обострить имеющиеся у них заболевания дыхательной системы, и с наступлением весны и далее лета эта проблема усугубится из-за того, что тепло будет усиливать испарения.

☑️ Программное обеспечение, созданное учеными, включает в себя метеорологическую часть, учитывающую движение воздушных масс, перенос тепла, перенос влаги, осадки, а также модель переноса, которая рассчитывает, как будет двигаться загрязнение. Третья составляющая – химическая, она анализирует все возможные взаимодействия элементов, загрязняющих воздух. При расчетах программа должна использовать данные с датчиков: их необходимо установить в районе выбросов, и чем больше их будет, тем точнее будет прогноз.

#экология #наука

Ученые помогут геологам в разведке нефтяных месторождений

👨‍👩‍👧‍👦 Исследователи Научно-образовательной школы «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова создали квантовый алгоритм, предназначенный для анализа сейсмических данных с помощью квантовых вычислителей: он позволит ускорить геологоразведку месторождений, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу вуза. С его помощью становится возможным решение задачи построения 3D-модели среды на основании инверсии сейсмических данных в сложных с точки зрения вычислений случаях.

👨‍👩‍👧‍👦 Алгоритм использует специальные квантовые вычислители – «отжигатели», которые позволяют определять структуру и состав геологических пород по результатам измерений отраженных сейсмических волн. Авторы разработки подчеркивают, что выполнение таких работ на классическом компьютере требует значительных временны́х затрат. Помимо существенного снижения времени на работу, алгоритм позволит получить высокоточные результаты.

#наука #геологоразведка