Råolien flyder inspireret af lotusblomsten

Intelligent overflade

Uanset hvor mudret vand, en lotus dyppes i, får kronbladene straks deres smukke hvide farve tilbage, når blomsten vender tilbage til flodens overflade. Den selvrensende evne skyldes en særlig struktur og kemi på blomsterbladenes overflade.

Strukturen får vandet til at løbe af i dråber, og dråberne tager de partikler, som måtte sidde på overfladen, med sig. Nu har et dansk innovationskonsortium hentet inspiration hos blandt andet lotusblomsten til at forbedre overfladen af udstyr, der bruges i olieproduktion.

”For eksempel er det lykkedes at forlænge serviceintervallet – altså tiden, der går mellem to stop af produktionen for service – for pladevarmevekslerne på produktionsplatformene. Tidligere var det nødvendigt med service af enhederne en gang hvert halve år. Nu er det nok med en gang hvert andet år,” siger konsulent Claus Bischoff, Teknologisk Institut.

Vellykkede forsøg hos Maersk Oil

De smarte overflader er skabt ved hjælp af sol-gel teknologi. Her er ”sol” en forkortelse for ”solution”, altså opløsning, mens ”gel” betegner ”gele” eller polymer. Teknologien er velegnet til at skræddersy en overflades egenskaber.

”Vi har kørt test af sol-gel teknologien i pladevarmevekslere med lovende resultater, og påtænker også at bruge coatingen i andre typer procesudstyr. Dette kræver dog en yderligere udvikling coating-teknologien,” siger Martin Kaster Agerbæk, Head of Completion Equipment & Technology, Well Services, Maersk Oil.

Mange urenheder i råolie

Råolie kan have mange forskellige sammensætninger, og desuden får man betydelige mængder af andre stoffer med op. Først og fremmest opløst kalk, men også mange andre både organiske og uorganiske forbindelser.

Dermed er der mange forskellige måder, hvorpå produktionsudstyr som varmevekslere kan ”foule”, som det hedder i fagsproget. Det vil sige, at smuds sætter sig på indersiden af varmevekslerne. Efterhånden dannes et helt lag af smuds, som langsomt vokser i tykkelse. Til sidst er man nødt til at tage enheden midlertidigt ud af drift for at rense den.

Stoppene betyder store omkostninger, fordi kostbart udstyr er taget ud af drift. Rensningen indebærer desuden brug af kemikalier. Derfor er det godt nyt både for virksomhedernes økonomi og for miljøet, at man kan forlænge perioden mellem servicestoppene med hele fire gange.

Også til fryseanlæg og vindmøller

Navnet på innovationskonsortiet, som udløb i efteråret 2012, leder ikke umiddelbart tanken hen på olieproduktion: NanoBionic Freezing Point Depressing surfaces. Altså overflader, der nedsætter frysepunktet ved hjælp af nano-strukturer, der kan spille sammen med biologiske systemer.

”I konsortiet har vi især interesseret os for smarte overflader til fryseanlæg og til vingerne af vindmøller, så man mindsker problemer med dannelse af is. Men som det ofte sker, har arbejdet inspireret til løsninger for helt andre brancher,” konstaterer Claus Bischoff.

Sænker frysepunktet for vand

Selvom løsningen til oliebranchen er inspireret af lotusblomsten, er der bestemt ikke tale om, at strukturen fra blomstens overflade er kopieret.
 

”Udgangspunktet er den indsigt, vi har fået i sammenhængen mellem overfladestruktur og de energier, der er involveret omkring vanddråber og dannelse af partikler på overfladen,” forklarer Claus Bischoff.

”Vi lærer jo alle sammen i skolen, at vand fryser ved nul grader Celsius, men det er faktisk forkert! Grunden til, at der dannes is ved nul grader, er, at der normalt altid er forskellige partikler til stede. Disse støvkorn giver et kimpunkt for, at der kan dannes iskrystaller. Kan man holde overfladen fri for støv, skal temperaturen sænkes yderligere et par grader, før vandet fryser. Det er denne effekt, som har inspireret os til coating-teknologien til olieproduktion. Det gælder simpelthen om, at udstyrets overflader skal være så glatte og afvisende, at kimene for dannelse af fouling får så dårlige betingelser som overhovedet muligt.”

Aluminium med overflade som stål

Med til historien hører, at deltagerne i konsortiet arbejder videre med smarte overflader til køleanlæg, vinger til vindmøller og lignende.

”I det hele taget er vi overbeviste om, at der en stor fremtid for såkaldte funktionelle overflader,” konkluderer Claus Bischoff.

”I mange grene af industrien er der stærk interesse for at forarbejde overfladen af et materiale, så man opnår andre egenskaber end dem, der naturligt gælder for det pågældende materiale. Det kan blandt andet ske ved hjælp af bio-mimetiske nano-strukturer i overfladen. Et af perspektiverne er, at man kan fremstille et emne i et billigt materiale som for eksempel aluminium og alligevel opnå egenskaber i overfladen, der svarer til et dyrere materiale som for eksempel rustfrit stål.”