По предложению Марковникова Юлия Всеволодовна занялась «определением выхода ароматических углеводородов при наполнении трубок металлами». Так Лермонтова вторично получила титул первой — первая в России женщина-нефтяник. До нее в области химии и переработки нефти женщины не работали.
Два года длилось кропотливое, сравнительное изучение нефти и каменного угля. Лермонтова была прирожденным исследователем. Сочетание знаний и интуиции, упорства и какой-то неженской смелости в постановке экспериментов привели к блистательным результатам. В 1883 году на общем собрании Московского отделения Русского технического общества Юлия Всеволодовна выступила с фундаментальным докладом. Она доказала, что по сравнению с каменным углем нефть имеет множество преимуществ как сырье для получения светильного газа, бензина, антрацена. Вся масса нефти способна к химическим превращениям, говорила Лермонтова, а в каменном угле только часть этой массы. Кроме того, в угле мало водорода, поэтому происходит интенсивное коксование. И вообще, нефть более приемлема с точки зрения технологии переработки, так как она жидкая и возгонку можно вести непрерывно. Легче равномерно прогревать материал, менять условия притока сырья, значит, и по желанию получать тот или иной продукт.
Изучив условия протекания процесса возгонки нефти, Лермонтова определила оптимальные и предложила новую конструкцию перегонной установки непрерывного действия, позволяющую увеличить выход ценных фракций. После опубликования результатов исследований многие ученые забеспокоились, что открытие Лермонтовой приберут к рукам иностранные промышленники. В 1883 году профессор К. Тумский писал 272 в журнале «Техник»: «Наши благодетели-иностранцы никогда не откажутся от лакомого куска и как только увидят, что дело может дать миллионы, а это они увидят раньше нас, они возьмут его в свои руки. Так было и так еще будет».
Тумский оказался прав. Иностранные фирмы широко начали применять технологию Лермонтовой и получили на этом огромные прибыли. Царское правительство и русские нефтепромышленники безразлично отнеслись к тому, что всколыхнуло ученых-химиков. Их не беспокоили ни вопросы престижа, ни бережного отношения к природному богатству.
Та же «неудача» постигла и изобретение Лермонтовой новой конструкции аппарата для перегонки нефти, хотя и оно получило высокую оценку современников. «Аппарат Юлии Всеволодовны Лермонтовой,— отзывались коллеги, — заслуживает особого внимания главным образом по простоте конструкции, что делает его вполне доступным для заводчан. Присмотр за аппаратом крайне упрощен. При этом можно получать желаемое число прогонов и прекрасного качества». Но эти отзывы остались неуслышанными. Цены на мазут были высоки, поэтому, даже ничего не меняя, довольствуясь старой установкой, промышленники отнюдь не были в убытке.
Лермонтовой исполнилось сорок лет. Среди химиков и нефтехимиков ее имя называлось рядом с именами крупных ученых и инженеров. Почти двенадцать лет назад она пересекла границу России, увозя в саквояже трофеи, полученные в Германии: тисненный золотом диплом и кусок ограненного минерала титанита. Тогда она не чувствовала ни удовлетворения, ни особой радости. Ее угнетала ничтожность результатов по сравнению с затраченными усилиями. То же самое испытала она и теперь, в 1886 году. Диплом, знания, опыт — зачем они, если их нельзя полностью применить на родине? К чему слава, если дело твоих рук не претворяется в жизнь? Зачем отданы учебе лучшие годы жизни? А могла быть семья, дети… а так, рядом никого из близких. Ковалевская давно живет в Стокгольме, родители умерли, сестра уезжает за границу. И на кого теперь оставить подмосковное имение, которое из-за плохого присмотра постепенно приходит в упадок, перестает приносить доход? А жалованье у нее почти символическое…
Юлия Всеволодовна переживала душевный кризис. Она не видела для себя выхода из создавшейся ситуации. И, утешая себя тем, что грозящие материальные трудности все равно вынудили бы ее бросить науку, Лермонтова уехала в имение и заня лась сельским хозяйством. Впрочем, и на новом поприще Юлия Всеволодовна проявила себя как ученый, как человек европейской культуры и образования. Она заказывала специальные журналы, проспекты сельскохозяйственных выставок. Лермонтова не впала в фатализм, не потеряла веры в волю человеческую. Она писала Фуфе, для которой после смерти Ковалевской, так и не принятой на родине, осталась самым близким человеком:
«Надо стараться, чтобы молодые твои годы не пропали даром, чтобы ты не отказывалась от личного счастья, которое необходимо человеку, нашла верную дорогу для правильного и полезного для других использования всего того запаса умственных и нравственных сил, которые даны тебе от природы».
М. Грунина