Абсорбенты для ликвидации разливов топлива

Основная экологическая проблема, связанная с использованием нефтепродуктов, в том числе при производстве электроэнергии, – это опасность аварийных разливов.

Ни для кого не секрет, что Россия обладает огромными подтверждёнными запасами ископаемых углеводородов и значительным потенциалом возобновляемых источников энергии. Существенная доля энергоресурсов страны идёт на выработку электроэнергии, но при этом всё больше электроэнергии в стране вырабатывается с использованием возобновляемых ресурсов. Это не только позволяет экономить ценные ископаемые углеводороды, запасы которых, увы, только истощаются, но и даёт возможность сохранять окружающую среду, поддерживать экологическое равновесие.

Сегодня российскими гидроэлектростанциями вырабатывается около 18% всей электроэнергии страны. Экономический потенциал ветровой энергии составляет примерно 260 млрд кВт⋅ч/год, т.е. около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями страны. Возможности российской геотермальной электроэнергетики оцениваются в 1 ГВт мощности, причём пока реализовано не более 8% этого потенциала. Совершенно не освоена сфера солнечной энергетики, хотя проектно-изыскательские работы в данном направлении давно ведутся. Словом, сегмент экологически чистой электроэнергии растёт, и понятно, что именно за ним – будущее.

Однако львиная доля электроэнергии производится в России на тепловых электростанциях, работающих на угле, газе, нефти и торфе, и в связи с развитием электрификации и теплофикации производств количество горючего, сжигаемого на теплоэлектростанциях, непрерывно возрастает. В первую очередь это касается газа, но для удовлетворения потребностей электроэнергетики в отрасли приходится увеличивать объёмы потребления нефти и нефтепродуктов, в частности мазута.

Основная экологическая проблема, связанная с использованием нефтепродуктов в производстве электроэнергии, очевидна – это опасность аварийных разливов топлива. Однако не стоит сбрасывать со счетов загрязнение сточных вод и утечку трансформаторного масла, к большому выбросу которого в реку привела, например, авария на Саяно-Шушенской ГЭС.

В нефтяной промышленности бороться с подобными «неприятностями» научились давно и эффективно. В аварийных случаях здесь успешно применяют различные сорбирующие материалы – высокоэффективные вещества, функцией которых является очистка воды и почвы от нефтепродуктов.

По определению, сорбенты – это твёрдые вещества или жидкости, избирательно поглощающие из окружающей среды газы, пары или растворённые вещества. В зависимости от характера поглощения сорбенты делятся на абсорбенты – тела, поглощающие абсорбируемое вещество, и адсорбенты – тела, удерживающие вещество на своей обычно сильно развитой поверхности (на границе разделения фаз). В качестве сорбентов используют активированный уголь, силикагель, оксид алюминия, диоксид кремния, различные ионообменные смолы, ил, торф и т.д.

Благодаря высокой гигроскопичности, пористости и большой удельной поверхности сорбенты способны впитывать нефть и нефтепродукты с любых поверхностей, будь то вода или суша, из толщи почвы и из болот.

Рынок предлагает широкое разнообразие сорбентов для сбора нефтепродуктов, мазута, дизтоплива или масла. Но следует иметь в виду, что далеко не каждый из них может обеспечить требуемую безопасность, удобство применения и качество.

Заслуженной популярностью благодаря высокой эффективности в промышленности пользуются природные сорбенты, например торф. Как в нашей стране, так и за рубежом для локализации и ликвидации аварийных разливов нефти применяют неорганические и органические сорбенты, как природные, так и синтетические. Известно множество таких материалов, различающихся по происхождению, дисперсности, нефтеемкости, характеру смачивания водой, плавучести и т.д. Среди основных характеристик сорбентов можно перечислить их универсальность, т.е. возможность поглощения широкого спектра веществ, возможность применения на почве и в воде, низкую абразивность, простоту и удобство транспортировки и применения, рациональную утилизацию.

При выборе средств ликвидации аварийных разливов и их последствий всё чаще отдают предпочтение веществам, способным не только поглощать нефтепродукты, но и разлагать их до углекислого газа и воды на биологическом уровне благодаря активизации аборигенного биоценоза. Интенсивность процесса биоразложения зависит от множества факторов, влияющих на активность микроорганизмов-нефтедеструкторов, уже входящих в состав микробиоценоза загрязнённого объекта. Повысить активность микроорганизмов-аборигенов можно различными методами, например оптимизацией агротехнических параметров почвы (нормализация содержания азота, фосфора, влажности, рН, воздухообмена).

Хорошими катализаторами процессов, происходящих в почвах, являются гуминовые кислоты, которые обладают физиологической активностью по отношению к некоторым штаммам микроорганизмов, что вызывает стимулирование местного микробиоценоза. Именно это свойство стало основой для создания природных абсорбентов нефтепродуктов. В качестве примера можно назвать абсорбенты на основе торфяного сфагнового мха (сфагнума).

Сфагнум не дефицитен, он содержит клетки, способные хорошо поглощать нефтепродукты и надолго их удерживать. Клетки сфагнума могут впитывать не только жидкости, но и летучие пары, благодаря чему снижается вероятность взрыва или пожара на месте разлива горючего.

В природных условиях сфагнум имеет рН≈4,5. Находящаяся в его клетках гумусовая кислота является естественным побочным продуктом жизнедеятельности растения. Уникальные свойства сфагнума стали фундаментом для разработки простой, экономически выгодной и экологически безопасной технологии ликвидации нефтезагрязнений.

Абсорбент на основе сфагнума высыпают на место разлива нефтепродукта и оставляют на определённое время. Для повышения эффективности процесса абсорбент, насыщенный нефтепродуктом, смешивают с почвой. Отработанный материал можно оставлять на месте разлива, что ценно, ведь авария может произойти где угодно, в частности на сильно пересечённой местности. При желании отработанный абсорбент компостируют или сжигают.

Сорбционно-биологическая технология на основе сфагнума требует минимальных финансовых затрат. Для неё не нужны специальное оборудование и трудоёмкая утилизация.

Для борьбы с последствиями разливов нефтепродуктов за рубежом и в России успешно применяется канадский торфяной сфагновый мох Canadian Sphagnum Peat moss (торговые марки Spill-Sorb и Naturesorb). Этот природный абсорбент прошел экологическую экспертизу в Ростехнадзоре, которая определила допустимость его воздействия на окружающую среду и возможность применения на территории Российской Федерации. Возможность самостоятельного биоразложения поглощённых углеводородов подтверждена исследованиями учёных РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Рекомендации к применению получены также во ВНИИПО МЧС России. Наработан большой опыт применения этих продуктов нефтедобывающими предприятиями России.