雖然可再生能源的比重越來越高，但是煉油行業依然是現代社會的支柱：其不僅提供了運輸燃料，同時也為化工、制藥提供基礎原料。如何低碳、環保地生產已經成為業界關注的焦點。

《科學》近日發表的論文指出了低碳的方向：用膜來分離原油中的不同成分，替代之前高能耗、高污染的分餾工藝。

原油由超過8000種不同分子大小的碳氫化合物（及少量硫化合物）所組成的混合物。依據不同成分沸騰溫度不同的特點，工業上先將石油加熱至400℃~500℃之間，使其變成蒸氣后輸進分餾塔。

在分餾塔中，位置愈高，溫度愈低。石油蒸氣在上升途中會逐步液化，冷卻及凝結成液體餾分。分子較小、沸點較低的氣態餾分則慢慢地沿塔上升，在塔的高層凝結，例如燃料氣(Fuel Gas)、液化石油氣(LPG.)、輕油(Naphtha)、煤油(Kerosene) 等。分子較大、沸點較高的液態餾分在塔底凝結，例如柴油(Diesel)、潤滑油及蠟等。在塔底留下的黏滯殘余物為瀝青及重油，可作為焦化和制取瀝青的原料或作為鍋爐燃料。

倫敦瑪麗女王大學化學工程師安德魯·利文斯頓在2年前就想過創造具有內置孔隙的膜，允許小而輕的碳氫化合物通過并攔住更大、更重的碳氫化合物。但是輕質碳氫化合物通過膜的速度太慢，無法使其在現實世界中使用。

為了解決這個問題，利文斯頓和他的同事們轉向了一種工業方法，用于制造超薄水淡化膜，他們將其稱為界面聚合。他們希望更薄的膜能夠使所需的碳氫化合物更快地通過。然而，利文斯頓也認識到雖然通常用于海水淡化的膜在水性環境中是堅固的，但當接觸到包括工業溶劑在內的碳氫化合物時，它們很快就會分崩離析。

因此，他和同事們革新了傳統膜所用的聚合物。首先，他們制造了單獨的聚合物，將疏水性或油狀部分連接到親水性或類似水的鏈上。當他們將這些分子加入油和水的混合物中時，它們自發地組裝成微小的氣泡或囊泡，疏水部分朝內。然后，他們使用界面聚合技術將這些囊泡擴散到連續的超薄片中，并將所有聚合物單元連接在一起以形成堅固的膜。

這種方法奏效了。利文斯頓和他的同事在最新一期的《科學》雜志上報道說，囊泡的疏水性核心允許選定的（基于大小和其他特征）碳氫化合物容易通過。這比以前的油分離膜快10倍。研究人員還表示，通過定制聚合物的化學組成，他們可以創建不同的膜，選擇性地穿過不同大小的碳氫化合物。

從蒸餾轉向膜分離可以節省高達50%的原油加熱成本和75%的煉油用電成本，節省的成本以數十億美元計。 

“這是一個非常令人興奮的結果，”橡樹嶺國家實驗室的分離專家David Sholl表示，不過這種新型膜尚未準備好用于工業用途。它們仍然需要從一張書寫紙的大小擴大到數百平方米，并證明可以連續使用數月。但Sholl認為，這些令人鼓舞的發現將讓石油公司繼續探索一種既能省錢又能減少碳排放的技術。“所有化工公司都非常有興趣嘗試這樣做。”（記者 賀梨萍）