“我们平时家里常备的感冒药，还有一些抗生素类药品，比如阿莫西林、诺氟沙星、环丙沙星，头孢等等，过期了之后其实还可以再利用，这些药品都可以作为原油流动性改进剂的‘原料’。”
近日，西安石油大学陈刚教授带领团队研究生臧芸蕾等研究人员，与长庆油田合作对过期药品进行回收再利用，将其“变身”为原油流动性改进剂，为过期药品资源化利用和低成本原油流动性改进剂研制提供了思路，该成果发表在《环境管理杂志》上。
什么是原油流动性改进剂？
原油流动性改进剂主要添加在原油中，用于降低原油的凝固点或粘度。
原油流动性改进剂在我国北方的油田中广泛使用。陈刚介绍说，现在石油企业大多数都通过管道输送原油，而不是像以前通过油罐车来运送。在管道输送的过程中，如果控制不好温度，没有在输送过程中对原油进行合适的加温，原油的粘度就会急剧升高，并且由于原油特性不同，有些高凝油的凝固点甚至可以达到40℃以上，这导致即便在常温下输送管道内也极易凝固，相当于整个管道发生“梗阻”，再重新解除凝固状态代价很大。
“有些原油就像蜡烛一样，蜡烛融化后很稀，可以像水一样正常流动，但冷却后就直接变成固体状态了。”陈刚分析说，原油在低温地区的输送过程尤为重要，目前我国的大部分油田都分布在北方，因此对解决原油低温下的流动性有很大需求。
据记者了解，目前在我国北方地区，尤其西北、东北的油田，冬季原油运输中最常使用的办法是给输油管道进行持续加热，使其温度保持在凝固点以上，足以在低温下保持正常流动状态。
由于油田管道运输的复杂性和地域分布的广泛性，原油的凝固点温度也不同，各地油田对管道加热的方式也不一样。陈刚介绍，以前常用的方式是在输油管道中途将小锅炉设置为加热站，持续给管道中的原油进行加热。
“但由于很多炼油厂距离油田很远，甚至几百公里也有。这就导致加热的成本很高，并且这种给管道持续加热的方式需要高能耗支撑。”由于成本和环保原因，这种利用小锅炉来给管道加热的办法逐渐被淘汰。
在这样的背景下，原油流动性改进剂逐渐成为了很多油田的重要需求。陈刚凭借长期从事绿色油田化学品研究与应用的经验，曾为长庆油田、冀东油田提供保持原油低温流动性的技术支持，就是利用原油流动性改进剂来保证原油的低温输送。可以预见，原油流动性改进剂将是未来我国北方地区低温时期油田管道输送的主要技术手段之一。
过期药品实现“变身”
陈刚和他带领的西安石油大学陕西省油气田环境污染控制技术与储层保护重点实验室在原油流动性改进剂研制方面已耕耘多年，他们为何会想到用过期药品来作为原油流动性改进剂的“原料”？
“我们的研究对象之一是各类废弃物和污染物，解决油田以及其他工农业生产废弃物在油田生产中的资源化利用问题。”论文第一作者，硕士研究生臧芸蕾告诉记者，原油流动性改进剂的本质是化学品的应用，废弃物的资源化利用核心是基于其化学结构和组成的目标性应用。理论上来说，任何一种废弃物，只要化学结构类型与油田需要的化学剂有一致性，就可以认为这种废弃物能在油田生产中被再利用。
之前陈刚团队从事过的一项工作是将一次性泡沫、有机玻璃和一次性口罩等废弃物再利用，来尝试将其转化为原油流动性改进剂。“因为这些废弃物本质上是烯烃类的聚合物，与油田在用的一些原料有类似的化学结构。”臧芸蕾说。
但是这些污染物的验证结果并不理想，陈刚介绍说，一次性泡沫、有机玻璃和一次性口罩这些废弃物再利用的效果并不是很理想，虽然经过了团队的修饰、改造和复配等再加工，但与理想的结果仍有一些差距。
一次偶然的机会，有团队成员说起疫情期间家里囤积的很多药品最近都过期了，陈刚马上联想到能否利用过期药品，将其转化为原油流动性改进剂，实现再利用。
“更多的还是基于我们工作经验的积累，接触到很多废弃物就会自然而然联想到它的利用问题。”陈刚告诉记者。
目前陈刚团队收集利用较多的过期药品以家庭常用的感冒药和抗生素类药品居多。“比如说阿莫西林、诺氟沙星、环丙沙星、各种头孢等抗生素类药物。”陈刚说。根据《中国家庭过期药品回收白皮书》，我国约有78.6%的家庭备有家庭小药箱，却有80%以上的家庭没有定期清理药箱的习惯，全国一年因此产生的过期药品约1.5万吨。
臧芸蕾介绍，目前可利用的药品繁多，有几万种，从溶解性上来说可将其大致分为水溶性和油溶性，水溶性的肯定就不适合用在原油中。
在油溶性过期药品中，团队再根据大概的结构初筛一遍，将有可能会有效果的过期药品进行验证。目前团队研究的是利用过期药品中的油溶性药物黄体酮。
臧芸蕾告诉《中国科学报》：“研究发现黄体酮注射液（PI）和黄体酮胶囊（PC）在不同原油中均起到一定的降黏剂和降凝剂的作用。在未添加黄体酮注射液的情况下，蜡晶呈现聚集羽毛状结构，蜡晶排列紧凑而规则。然而，添加500 ppm （浓度单位）黄体酮注射液后蜡晶的形貌和结构发生转变，蜡晶分散度增加。”这说明在黄体酮的作用下原油粘度不易急剧升高，利于保持它的流动性。
难点并不在科研
但陈刚也坦言，将过期药品转变为原油流动性改进剂从技术角度来说并不难，难点在于从实验室走向应用。
首先一个难点是需要规模化，只有形成大的规模，对于油田来说才有意义。但这种废弃物面临着收集困难的因素，想要形成规模化利用还有很长的路要走，仅仅从过期药品流出家庭的第一步——垃圾分类角度来说就存在很多困难。
第二个难点是身份认定。“由于目前我国对过期药品的管控比较严，加之药品作为医疗废弃物的处理也有着严格的规定，过期废弃药品基本都属于危险废弃物，如果将其身份变为可利用的资源和原料，这就涉及到身份的转化和认定。”陈刚告诉记者，由于药物种类太多，对废弃药物的处理路线和步骤目前还没有规定的那么细致，做不到对单个废弃药品进行认定。
陈刚认为，将过期药品转化原油流动性改进剂，一定程度上反映了实验室的发展理念。“我们一直认为可以将油田作为一个巨大的废弃物和污染物的吸收/容纳/再利用的场所，各种过期药品基本都可以在油田找到一个去处，其他各类废弃物污染物从理论上来说也可以在油田进行‘回炉再造’，找到再利用和消化的场景。”
陈刚举例说，即便废弃药品没有任何再利用的价值，处理的过程也需要成本，有时也会造成二次污染，或者产生二氧化碳，这与我们目前减碳的环保要求也不符合，废弃油井的地下空间就可以利用起来，将其作为废弃药品、工业废弃物甚至二氧化碳等填埋处理场所。据了解，传统的焚烧处理每年会增加二氧化碳排放量约15000吨，废弃药品资源化利用可以将这些节省的碳排放量与需要企业进行交易，补偿原油流动改进剂的生产。
“除了过期药品，下一步我们还将利用农业废弃物，比如秸秆、果皮等材料，探索在油田的相关应用。”陈刚告诉记者，自己博士就读于中国科学院昆明植物研究所，所以将植物材料与油田化学结合起来的理念也一直贯穿着自己的科研生涯。“我和团队的这些探索可以将其统称为油田绿色化学品。”然而相比起技术难题，国家在废弃物再利用方面的宏观政策支持更亟待解决。“如何解决制度保障一直是比我们研究本身更大的难题。”
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119524
500 ppm（浓度单位）黄体酮注射液可使HN油样黏度降低60.4%，倾点（衡量润滑油等石油产品低温流动性的重要常规指标，是一定条件下，油品能够流动的最低温度。）降低8.5摄氏度。300 ppm黄体酮胶囊可使HN油样黏度降低54.7%，并将倾点降低10.9摄氏度。
陈刚（右一）和团队。（图片均由课题组提供）
