Одно из самых масштабных и «прорывных» применений нанопористых мембранных материалов – разработка и создание так называемых наномембранно-каталитических реакторов – устройств, совмещающих процессы химической переработки сырья и разделение продуктов реакции.
Как известно, объединение мембраны и катализатора в одном модуле открывает новые возможности повышения селективности использования сырья, а также понижения энергозатрат на стадии каталитического синтеза.
Градиентно-пористые керамические мембраны – «ансамбль наноразмерных каналов» плотностью до 1,0x10¹⁰ на 1 см² мембраны. После нанесения катализаторов на стенки таких каналов мембрана превращается в совокупность наноразмерных реакторов.
При использовании таких реакторов в фильтрационном режиме резко снижается температура, при которой становится возможным осуществление реакции, а также изменяется селективность реакции. Такие установки позволят осуществлять окислительные превращения метана и его гомологов во взрывобезопасном и экологически благоприятном режиме.
Основные преимущества мембранно-каталитических мультиреакторных блоков:
• Минимальное число энергоемких стадий разделения
• Повышение выхода целевого продукта за счет непрерывного отвода из зоны реакции одного или нескольких продуктов реакции

• Возможность осуществления окислительных превращений легких углеводородов во взрывобезопасных условиях
• Существенное понижение капитальных затрат на создание таких установок
• Легкая взаимозаменяемость модулей и гибкие технологические схемы
• Высокая селективность протекания процессов при умеренных температурах

Новые гибкие технологии позволят:
• Поднять на новый уровень переработку углеводородного сырья (природный газ, нефть, попутный нефтяной газ)
• Впервые существенным образом обойти труднопреодолимые этапы масштабирования процессов
• Существенно снизить расходы материалов и энергетические затраты

Предложенная Ассоциацией «АСПЕКТ» и исследовательскими институтами РАН принципиально новая технология утилизации попутных нефтяных газов позволит, кроме решения серьезных экологических проблем, дополнительно удовлетворить растущий спрос на олефины (этилен, пропилен, бутилены) и ароматические углеводороды (бензол, толуол и др.) на рынке продуктов нефтехимии и попутно получать высокочистый водород, как топливо для водородной энергетики. В течение 2005-2007 годов планируется провести комплекс работ по апробации и масштабированию наномембранно-каталитических модулей, объединяющих в одной конструкции устройство превращения смеси насыщенных углеводородов в олефины или ароматические соединения и отделения этих продуктов от водорода.

Программа включает разработку пластичной нанопористой керамики, разработку новой технологии для наноуглеродных слоев с нанокластерами катализаторов, расположенных в порах, теоретические и экспериментальные исследования размерных эффектов массопереноса и электропроводности в градиентных нанопористых структурах.

Проект выполняется по заказу Федерального Агентства по науке и инновациям.