Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2026 номер 2

Настоящий тематический выпуск журнала “Химия в интересах устойчивого развития” посвящен 55-летию Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН), который институт отметил в 2025 году. В предисловии описана история создания и становления ИХН СО РАН и представлены основные научные направления деятельности института.

Предложен метод гидротермального синтеза цеолитов типа пентасил (MFI или ZSM-5) с силикатным модулем 40, заключающийся в добавлении в щелочной алюмокремнегель в качестве структурообразующего компонента (темплата), наряду с гексаметилендиамином, второго структурообразователя - полианилина. Полианилин, использованный в работе, также синтезирован по авторской методике. Методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа установлена принадлежность синтезированных цеолитов к семейству пентасил и определена степень их кристалличности, близкая к 100 %. Методом температурно-программируемой десорбции аммиака исследованы кислотные характеристики полученных цеолитных образцов и показано уменьшение силы и концентрации слабых кислотных центров по сравнению с цеолитом, синтезированным без использования полианилина. Количество сильных кислотных центров цеолитов, полученных с применением полианилина, напротив, несколько увеличилось. Установлена корреляция между кислотными свойствами цеолитов и концентрацией полианилина, добавленного в реакционную смесь в процессе синтеза. Каталитическая активность полученных цеолитных катализаторов определена в процессе облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Показано увеличение ароматизирующей активности катализаторов и октановых чисел образующихся бензинов при применении цеолитов, синтезированных с использованием двух темплатов - гексаметилендиамина и полианилина. Определен оптимальный температурный интервал процесса облагораживания прямогонного бензина, позволяющий на всех исследованных цеолитных катализаторах получить высокооктановые бензины, отвечающие современным требованиям к автомобильным бензинам по углеводородному составу и показателю октанового числа. Фракционный состав образующихся бензинов (за исключением температуры конца кипения) соответствует летней марке автомобильного бензина.

В работе исследована возможность улучшения низкотемпературных свойств летних дизельных топлив с использованием полимерных присадок. В качестве депрессоров использовались полиалкилметакрилат, сульфонат натрия и атактический полипропилен с различной степенью окисления - низкой, средней и высокой. Все полимеры применялись в виде толуольных растворов с соотношением полимер/толуол от 1 : 3 до 1 : 30 (по массе) и вводились в топливо в концентрациях 0.03-0.07 мас. %. Установлено, что эффективность композиций существенно зависит от степени разбавления полимера. Определено оптимальное соотношение полимер/толуол в диапазоне (1 : 6)-(1 : 10), обеспечивающее снижение температуры застывания до (-30)-(-33) °C по сравнению с исходными образцами топлива. Показано, что наибольшую депрессорную активность проявляют композиции на основе высокоокисленного атактического полипропилена. Максимальный результат достигнут при комбинировании продуктов плазмохимического окисления бензола и толуола с полимерами, что позволило снизить температуру застывания образцов топлива до -36.5 °C. Эффективность присадок также зависела от углеводородного состава топлива, проявляя лучшие результаты в образцах с повышенным содержанием низкомолекулярных н-алканов С₁₆-С₁₇.

Проведено исследование процесса каталитического окисления и экстракции серосодержащих соединений дизельной фракции металлосодержащими ионными жидкостями на основе бромида имидазолия (ИЖ) и солей металлов (FeCl₃, SnCl₄, ZnCl₂, СоС1₂, МnС1₂). Методом хромато-масс-спектрометрии установлен состав серосодержащих соединений и полициклических ароматических углеводородов в исходной и очищенной дизельной фракции. Определены оптимальные условия процесса окисления и экстракции: температура 30 °С, время экстракции 60 мин, молярное соотношение ИЖ / соль металла = 1 : 0.25. Более высокая степень удаления серосодержащих соединений наблюдается в системах ИЖFeCl₃, ИЖSnCl₄, ИЖZnCl₂ (80-95 %). Результаты исследования группового и индивидуального состава производных дибензотиофена показали, что по степени извлечения гомологи располагаются в ряд: дибензотиофен > триметилдибензотиофен > метилдибензотиофен > диметилдибензотиофен. Извлечение гомологов нафталина и фенантрена составляет 75-80 %.

Представлены результаты лабораторных исследований эффективности кислотной композиции ГБК-Ф для увеличения нефтеотдачи терригенных коллекторов. Эксперименты на моделях пласта с нефтью различной вязкости (месторождения Восточно-Мессояхское и Оленье) подтвердили способность состава повышать коэффициент вытеснения на 20-26 % как при низкой (22-23 °C), так и при повышенной (90 °C) температуре. Установлено, что использование композиции приводит к значительному выравниванию фильтрационных потоков в неоднородных системах. Экспериментально показано, что композиция эффективно ликвидирует водоблокирование в низкопроницаемых интервалах, увеличивая фазовую проницаемость по нефти с 0.013 до 0.357 мкм². Сделано заключение, что механизм действия композиции ГБК-Ф основан на комплексном химическом и реологическом воздействии, улучшающем фильтрационные характеристики пласта. Полученные результаты позволяют рекомендовать состав ГБК-Ф для интенсификации добычи и увеличения охвата воздействием в неоднородных терригенных коллекторах.

Проведен всесторонний анализ состава (вещественный и фракционный состав, распределение серы по компонентам и фракциям, содержание производных тиофена и пр.) жидких продуктов термического крекинга высокосернистого горючего сланца Кашпирского месторождения, показано влияние температуры и продолжительности процесса на эти параметры. Установлено, что выход жидких продуктов при температурах крекинга 425 и 450 °С возрастает с увеличением продолжительности термической обработки от 40 до 100 мин, достигая 26.40 и 23.62 мас. % соответственно, вследствие увеличения глубины деструкции керогена. Дальнейшее увеличение температуры процесса до 475 °С интенсифицирует вторичные реакции, что приводит к снижению выхода жидких продуктов и дистиллятных фракций в них. Исследовано распределение серы по дистиллятным фракциям и установлено преобладание в дизельной фракции гомологов бензо- и дибензотиофена. Показано, что при температурах крекинга 425-450 °С увеличение продолжительности процесса вызывает перераспределение серы из дизельной фракции в бензиновую на фоне роста доли гомологов тиофена, что свидетельствует о преобладании реакций деалкилирования и фрагментации сложных гетероциклических структур. При 475 °С дибензотиофен и его гомологи накапливаются в остаточной фракции (>360 °С). Полученные данные позволят улучшить понимание закономерностей термических превращений серосодержащих структурных фрагментов органического вещества высокосернистых горючих сланцев в процессе крекинга.

Представлены результаты многолетнего мониторинга восстановления экосистемы после аварийного разлива нефти на Крапивинском месторождении (Томская область) с применением методов дистанционного зондирования. В качестве интегрального показателя состояния растительного покрова использован нормализованный разностный вегетационный индекс (NDVI), рассчитанный по данным спектрорадиометра MODIS за период 2020-2025 гг. Проведен детальный анализ сезонной и межгодовой динамики индекса с выделением семи фенологических интервалов в пределах вегетационного периода. Установлено снижение среднегодового значения NDVI на 2.41 % за шестилетний период наблюдений, что свидетельствует о долгосрочном характере воздействия нефтяного загрязнения. Несмотря на отдельные периоды улучшения показателей, к 2025 г. экосистема не достигла исходного уровня продуктивности. Показана эффективность методики спутникового мониторинга для оперативной оценки состояния растительного покрова и оценки результативности рекультивационных мероприятий на нарушенных территориях.

Методом хромато-масс-спектрометрии на постпирогенных и фоновых участках степной зоны Хакасии исследован и идентифицирован состав биомолекул травянистых растений, часть из которых обладает биологической активностью. Были отмечены незначительные различия в составе ациклических соединений - н-алканов, н-альдегидов, н-алканолов и длинноцепочечных н-алканонов. Более существенные изменения наблюдаются в составе стероидов, хотя пирогенное воздействие на их состав в отдельных видах трав неодинаково и приводит наряду с различным изменением общего содержания (от снижения - в большинстве растений до повышения - в ирисе) к перераспределению доли отдельных представителей. Менее стабильными к воздействию пожара оказались стероиды с ненасыщенной (двойной) связью в 24-м положении молекулы, содержание которых в составе всех исследованных трав на постпирогенных участках ниже, чем на фоновых.

Представлены результаты исследования активности и стабильности Mo/ZSM-5 катализаторов с иерархической системой пор в процессе неокислительной конверсии метана в ароматические углеводороды. Методом гидротермального синтеза получены цеолиты ZSM-5 с добавкой в качестве второго структурообразователя (темплата) различного количества полианилина (3, 6 и 12 %), наряду с гексаметилендиамином (ГМДА). На основе полученных цеолитов и наноразмерного порошка Мо методом твердофазного синтеза приготовлены Mo/ZSM-5 катализаторы. Согласно данным ИК-спектроскопии, все синтезированные цеолиты относятся к типу ZSM-5 и имеют кристалличность, равную 100 %. Показано, что добавление второго темплата (полианилина) на стадии синтеза приводит к улучшению текстурных характеристик цеолита: повышению удельной поверхности и объема мезопор при незначительном изменении объема микропор, по сравнению с ZSM-5, синтезированным только с использованием ГМДА. При повышении количества добавляемого полианилина на стадии синтеза наблюдается увеличение среднего размера пор цеолита до 3.1 нм. Добавление полианилина приводит также к изменению их кислотных свойств. Сила и концентрация кислотных центров цеолита, относящихся к бренстедовским кислотным центрам, снижаются, что, вероятно, связано с изменениями в распределении атомов Al в структуре цеолита и, как следствие, к перераспределению бренстедовской и льюисовской кислотности. Неокислительную конверсию метана проводили при температуре 750 °C и атмосферном давлении в кварцевом реакторе с неподвижным слоем катализатора. Каталитические испытания показали, что добавление полианилина приводит к получению образцов, характеризующихся более высокой активностью и селективностью в отношении образования бензола. Наилучшие показатели активности и стабильности наблюдаются на катализаторе Mo/ZSM-5, синтезированном на основе цеолита с добавлением 6 % полианилина: конверсия метана составила 11.5 %, выход бензола - 6.7 %.

Рассмотрены особенности распределения насыщенных и ароматических углеводородов в дерново-подзолистой почве через один год после аварийного нефтяного загрязнения на участке нефтяного месторождения Нефтеюганского района Ханты-Мансийского автономного округа. Образцы почвы отбирали с глубин 0-10, 10-30 и 30-50 см. Состав и распределение углеводородов определяли методом газовой хромато-масс-спектрометрии. Установлено, что суммарное содержание поллютантов распределено неравномерно: наибольшие концентрации приурочены к поверхностному слою, тогда как минимальные значения характерны для среднего интервала (10-30 см). Во всех горизонтах основную долю загрязнения составляют н-алканы, тогда как изопреноидные алканы и полициклические ароматические соединения присутствуют в меньших количествах. Показано, что в промежуточном слое (10-30 см) изменяется соотношение отдельных ароматических соединений, в частности снижается вклад метилзамещенных гомологов нафталина и возрастает относительное содержание гомологов фенантрена. Также в данном слое зафиксировано преобладание высокомолекулярных нечетных н-алканов, характерных для биогенного органического вещества почвы. Индивидуальный состав н-алканов включает гомологи от C₁₃ до C₃₅. Установлено, что среднее число атомов углерода в гомологических рядах для соединений с длинными алкильными цепями при переходе от нефти к почве для большинства групп соединений возрастает.

Проведено сравнительное исследование состава надмолекулярной и молекулярной структуры смолисто-асфальтеновых компонентов, выделенных из легкой нефти Крапивинского месторождения и тяжелой нефти Усинского месторождения, и остатков их атмосферной перегонки. С использованием комплекса методов - сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного и структурно-группового анализов - выявлены особенности морфологии поверхности асфальтенов и их нано- и микроструктуры, а также особенности структурной организации смол нефтей до и после их первичной переработки. Установлено, что асфальтены и смолы тяжелой нефти подвергаются более выраженным структурным трансформациям. Полученные результаты расширяют представления о поведении высокомолекулярных компонентов нефти при термическом воздействии и могут быть использованы для оптимизации технологий переработки остаточных фракций и прогнозирования их эксплуатационных свойств.

Представлены результаты синтеза бинарных систем и тройной системы глубоких эвтектических растворителей (ГЭР) на основе глицерина, карбамида и хлорида холина, а также исследования их физико-химических и реологических свойств, включая свойства их водных растворов. На основе проведенных исследований с добавлением к ГЭР комплексного поверхностно-активного вещества (ПАВ) создана новая нейтрально-щелочная нефтевытесняющая композиция. Приведены результаты лабораторных испытаний по изучению влияния разработанной композиции на фильтрационные характеристики неоднородного пласта Усинского месторождения, а также на состав и свойства самой нефти. Нейтрально-щелочная нефтевытесняющая композиция применима для различных геолого-физических условий, в том числе для северных и арктических регионов. Эффективность композиции оценивалась на естественном, паротепловом и пароциклическом режимах разработки. Установлено, что ее использование приводит к выравниванию фильтрационных потоков, увеличению охвата пласта, восстановлению проницаемости и, как следствие, к существенному росту коэффициента нефтевытеснения в широком диапазоне температур. Анализ состава и свойств тяжелой высоковязкой нефти методами ИК-спектроскопии и хромато-масс-спектрометрии показали, что разработанная композиция вызывает изменение характеристик нефти за счет разрушения мостиков, связывающих насыщенные углеводороды с эфирами/кислотами смолистых компонентов. Это приводит к увеличению доли масляных фракций при одновременном снижении содержания смол, следствием чего наблюдается снижение вязкости и улучшение качества нефти.

Западно-Сибирский нефтегазоносный бассейн обладает большими резервами трудноизвлекаемой нефти из низкопроницаемых коллекторов. Доля таких запасов составляет более 80 %, однако в разработке в настоящее время находится менее 17 %. Проведен статистический анализ физико-химических параметров и показателей залегания трудноизвлекаемых нефтей Западной Сибири из залежей, характеризующихся низкой проницаемостью, разработка которых позволит увеличить добычу нефти региона. Для анализа использована выборка из базы данных Института химии нефти СО РАН (Томск), включающая 1970 образцов нефти из 488 месторождений Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. Выявлено распределение месторождений с низкопроницаемыми коллекторами на территории бассейна, приведена типизация месторождений с коллекторами, различающимися значениями проницаемости и пористости пород. Показано литологическое, стратиграфическое распределение низкопроницаемых залежей разного типа. Выявлены особенности физико-химических свойств нефти и условий их залегания.

Разработаны составы композиционных материалов на основе водных дисперсий нефтяного битума и пластифицированного эпоксидно-дианового олигомера, стабилизированных олеиновой кислотой в щелочной среде. Проведены исследования морфологии образцов композиционного вяжущего материала, их структурно-реологических, температурных (температуры размягчения и температуры хрупкости) свойств, адгезионного взаимодействия с минеральными материалами кислой и основной природы на примере гранита и доломита. Показано, что исследуемые системы характеризуются однородной структурой, поскольку происходит равномерное распределение олигомера по всему объему битумного вяжущего с вкраплениями светлых агрегатов эпоксидно-дианового олигомера в битумной матрице, размер которых повышается при увеличении количества добавки. Установлено, что в присутствии эпоксиолигомера происходит расширение температурного интервала пластичности битума до ~20 °С, а коллоидная структура смешанных дисперсий проявляет неньютоновский характер течения вплоть до 70 °С, причем с увеличением концентрации олигомера (1-20 мас. %) устойчивость коллоидной системы к деформационным воздействиям возрастает, что подтверждается повышением значений реологических характеристик. Максимальное адгезионное сцепление пленок (>75 %) фиксируется при взаимодействии олигомер-битумного вяжущего и минерального материала с основной природой поверхности при содержании олигомера 5 и 15 мас. %. Полученные композиции перспективны для применения в качестве пленкообразующего материала строительного назначения, который можно использовать как герметизирующее и гидроизоляционное защитное покрытие для изделий и конструкций дорожного и гражданского строительства, а также в составе тампонажного материала для цементирования, крепления и ремонта скважин в нефтегазодобывающей отрасли.

Физико-географические характеристики Азовского моря отличаются рядом специфических особенностей, обусловливающих уникальность данного водоема - это и малые глубины, и огромный относительно размера моря водосборный бассейн, существенный объем стока рек, ежегодно замещающий значительную часть объема моря, а также слабый водообмен с другими морями. При этом бассейн Азовского моря охватывает один из наиболее плотно заселенных регионов России и считается одним из наиболее загрязненных (в частности, углеводородами нефти) в результате антропогенной деятельности человека. Изучен количественный и качественный состав углеводородов в морской воде и взвешенном веществе восточной части Азовского моря. Пробы были отобраны в 102-м рейсе научно-исследовательского судна “Денеб” в ноябре 2024 г. Получены новые современные данные об углеводородном загрязнении акватории Азовского моря с применением методов газовой хроматографии, а также с помощью различных молекулярно-диагностических индексов, позволяющих сформулировать предположение о природе обнаруженных углеводородов. Для кластеризации станций пробоотбора по исследуемым параметрам был применен статистический анализ. Сделан вывод о неблагополучной экологической обстановке восточной части Азовского моря в отношении веществ углеводородной природы. Установлено, что в воде и взвешенном веществе ввиду активного развития микробного сообщества происходит интенсивная трансформация н-алканов нефтяного и автохтонного происхождения. Полученные результаты можно рассматривать как фоновые при изучении последствий аварии танкеров “Волгонефть” вблизи Керченского пролива в декабре 2024 г.