Основными видами биотоплива на сегодняшний день остаются биоэтанол (включая его смеси с бензином), биодизель и, частично, биобутанол, биометанол и, в перспективе, диметиловый эфир. В данном проекте мы ограничиваемся жидким биодизельным топливом, являющимся основной альтернативой углеводородному топливу, в первую очередь, бензину. Практическая важность любого топлива определяет, в том числе, коммерчески значимую, направленность публикаций, связанных с биодизелем. Одними из аспектов развития производства и применения такого топлива остаются рациональное использование биоресурсов, проведение технологических процессов синтеза и очистки, а также безотходность производства. Содержание настоящего проекта включает конкретные задачи, связанные с получением комплекса новых физико-химических данных, необходимых для развития фундаментальных основ организации технологических процессов производства биодизельного топлива и очистки его от побочных продуктов.
- Будет получен широкий круг новых экспериментальных данных о фазовых равновесиях в системах, включающих биодизельное топливо (смеси сложных эфиров жирных кислот) с участием глубоких эвтектических растворителей. Эти результаты будут включены в международные базы данных (NIST).
- При исследовании некоторых модельных гетерогенных химически реагирующих смесей будут установлены новые термодинамико-кинетические закономерности совмещенных процессов «реакция + фазовый переход». Результаты нашего анализа и предшествующих исследований членов научной группы проекта показывают, что в настоящее время в мировой литературе имеется крайне ограниченное число фундаментальных исследований такого рода (реакции в расслаивающихся смесях, сопровождаемые межфазным массопереносом). Элементом новизны будет являться также применение для этих целей аппарата неравновесной термодинамики, недостаточно востребованного в теории и практике совмещенных процессов.
- На основе полученных данных о фазовых равновесиях в системах с биодизельным топливом и глубокими эвтектическими растворителями, будет представлен анализ ряда топологических закономерностей диаграмм состояния реакционных систем, полезных для организации процессов синтеза, выделения и очистки топлива. Новизна постановки задачи связана с включением в анализ дополнительных сингулярностей, обусловленных протеканием химических реакций в гетерогенной многокомпонентной среде. Объектами рассмотрения будут служить в основном поверхности фазовых равновесий с участием глубоких эвтектических растворителей и в их отсутствии.
Результаты работы будут опубликованы в высокорейтинговых журналах, индексируемых в базах Web of Science Core Collection, Scopus и РИНЦ.
Планируется участие руководителя и исполнителей проекта в международных и всероссийских конференциях (IUPAC World Chemistry Congress, International conference on Chemical Thermodynamics (ICCT), International Conference on Solution Chemistry (ICSC), Science and Progress, Iberoamerican conference on phase equilibria and fluid properties for process design (EQUIFASE), Ломоносов, Всероссийская школа-конференция молодых учёных «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем» (Крестовские чтения), International Conference on Chemistry for Young Scientists (Mendeleev)).
Помимо этого, результаты проекта будут опубликованы в СМИ, а также в рамках проекта планируются защиты диссертаций на соискание учёных степеней доктора и кандидата наук не менее двух членов исследовательского коллектива.
Материалы проделанной работы будут служить не только основой для проектирования технологических схем синтеза биодизельного топлива, но также будут являться развитием физической химии, разделов химической термодинамики, связанных с исследованием многокомпонентных реакционных гетерогенных систем, а также могут быть включены в учебные курсы государственных классических и технических университетов, в частности, в лекционные и практические курсы Санкт-Петербургского государственного университета («Химическая кинетика», «Химическая технология», «Методы разделения веществ», «Неравновесная термодинамика» и др.).