С точки зрения функциональных характеристик они демонстрируют превосходную поверхностную активность при чрезвычайно низких концентрациях, а также обладают хорошими эмульгирующими, солюбилизирующими и смачивающими свойствами в широком диапазоне рН, температуры и солености. Это позволяет рамнолипидам сохранять стабильные характеристики в суровых условиях эксплуатации, таких как нефтеносные пласты с высокой концентрацией солей и кислые сельскохозяйственные почвы.
В условиях ужесточения экологических норм и растущего рыночного спроса на устойчивые решения коммерциализация и крупномасштабное применение рамнолипидов вступают в критическую фазу ускорения.
Во всем мире идет ожесточенная гонка за промышленными технологиями их получения. В России наиболее продвинувшимся партнерством в этом направлении стал консорциум АО «НГ Кемикалз» и ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет» (ВятГУ). Их совместная работа – это не просто научная статья, а реальный инжиниринг на стыке биотехнологии и промышленной добычи углеводородов.
Суть: от лабораторной колбы до промышленного ферментера
Сотрудничество НГ Кемикалз и ВятГУ стартовало еще в 2022 году. Перед учеными стояла амбициозная задача: создать технологию, которая позволит массово производить биосурфактанты для нужд ТЭК.
Инженерам и биотехнологам пришлось искать ответ на большое количество вопросов. Как заставить микроорганизмы производить максимум рамнолипидов? Какой источник углерода окажется предпочтительным? Как правильно подать воздух в реактор и управлять пенообразованием?
В 2024 году партнерство перешло к этапу масштабирования: ученые спроектировали и запустили полупромышленные ферментеры объемом 100 литров. Они отрабатывали системы аэрации и тестировали методы очистки культуральной жидкости. Сегодня, спустя четыре года непрерывных исследований, технология официально доведена до уровня УГТ 8. Это значит, что система не просто работает в пробирке, а подтверждена в условиях, максимально приближенных к реальным промышленным.
Биоэкономика: почему это больше, чем просто «еще один реагент»
Проект НГ Кемикалз и ВятГУ – это не просто импортозамещение нефтехимии. Это полноценный шаг в биоэкономику – новую экономическую модель, где продукты создают в биологических реакторах, а традиционные технологии становятся эффективнее и безопаснее.
Мировой рынок биосурфактантов растет на 6-7% в год и к 2030 году перевалит за $6 млрд. Но главное – это вопрос стратегического суверенитета. В России утверждена «Стратегия развития биотехнологий до 2030 года и на последующий период», и проект консорциума идеально вписывается в ее рамки: возобновляемое сырье вместо нефтехимии, биологические процессы вместо токсичного синтеза, замкнутый цикл без накопления отходов в природе.
Каждая тонна отечественных рамнолипидов – это снижение углеродного следа нефтедобычи и уход от зависимости от импортных реагентов, которые еще вчера диктовали цены и условия. Биоэкономика перестает быть красивой абстракцией из научных журналов и приходит в системообразующие отрасли экономики – с конкретными цифрами увеличенной эффективности и тоннами продукта в емкостях.
Анализ/Экспертиза: где применят «живой» эмульгатор?
Выход на рынок нового отечественного продукта кардинально меняет расклад сил в нефтесервисе. Рамнолипиды обладают колоссальным потенциалом:
Увеличение нефтеотдачи: биосурфактанты значительно снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз, улучшая вытеснение нефти водой. Они способствуют формированию с нефтяной фазой устойчивых микроэмульсий. Капли нефти легче отмываются с поверхности пор породы. Вязкая нефть превращается в устойчивую эмульсию. Это значительно облегчает ее удаление в таком виде из труднодоступных коллекторов, повышая коэффициент извлечения нефти (КИН) на 10-15%.
Экологичный гидроразрыв пласта (ГРП): при проведении ГРП рамнолипиды используют как добавки к жидкостям разрыва. Они снижают трение, но главное – после завершения работ природа быстро разлагает их без следа. При температуре 30оС до 92% рамнолипидов разлагаются в течение первых 15 суток – 100% в течение 15 – 20 дней в зависимости от температуры окружающей среды. Благодаря этому при аварийных разливах или утечках риск долгосрочного загрязнения подземных вод почвы и водоемов существенно ниже. Синтетические ПАВ разлагаются гораздо медленнее, из-за чего дольше сохраняются в окружающей среде и повышают токсическую нагрузку.
Очистка оборудования: биосурфактанты отлично справляются с очисткой резервуаров и трубопроводов от нефтяных отложений. БиоПАВ эффективно эмульгируют нефтяной шлам, что позволяет извлечь до 90 % углеводородов из осадка, а стоимость извлеченной нефти покрывает затраты на процесс очистки.
Позиция бизнеса: курс на технологический суверенитет
Для индустриального партнера, компании НГ «Кемикалз», этот проект – не просто импортозамещение, а создание нового стандарта на рынке нефтесервиса. Бизнес видит в биотехнологиях огромный коммерческий и экологический потенциал.
«Рынок нефтехимии годами сидел на импортной игле, а переход на “зеленые” реагенты в России пока буксовал из-за отсутствия собственных производственных компетенций. Наша цель вместе с ВятГУ была предельно прагматичной: дать нефтедобывающим компаниям отечественный, безопасный и, главное, экономически эффективный инструмент. Мы прошли путь от теоретического обоснования до создания опытно-промышленных ферментеров. Теперь у нас на руках есть не просто “научный отчет”, а готовый технологический регламент и продукт, который в ближайшем будущем встанет на вооружение нефтяников, делая добычу рентабельнее, а окружающую среду – чище», – комментирует заместитель генерального директора АО «НГ Кемикалз», кандидат химических наук Анатолий Костин.
Что в итоге?
Импортозамещение в действии: в ближайшие месяцы рынок получит полностью отечественный биосурфактант, который заменит зарубежные аналоги и токсичную химию.
Экология выходит на первый план: нефтедобывающие компании смогут легально и безопасно работать в водоохранных зонах и на уязвимых территориях.
Дебет скважин пойдет вверх: внедрение рамнолипидов в технологии ГРП и методы увеличения нефтеотдачи даст нефтяникам дополнительные проценты к извлечению запасов.
Россия закрепляется в биоэкономике: проект подтверждает, что страна способна создавать биотехнологические продукты полного цикла – от штамма до промышленного реактора.
Прогноз: успех консорциума НГ Кемикалз и ВятГУ станет триггером для всей отрасли. В ближайшие 3-5 лет биотехнологические решения перестанут быть экзотикой и станут обязательным стандартом при разработке месторождений – завершает обсуждение проректор по науке и инновациям ФГБОУ ВятГУ, кандидат биологических наук Сергей Геннадьевич Литвинец.
