Сім разів відміряти

Рекламні ілюзії та реальні перспективи застосування нафтових сорбентів

З року в рік в усьому світі відбувається збільшення кількості та масштабів екологічних подій, пов’язаних з розливами нафти і нафтопродуктів, які все більше забруднюють нашу планету. Одним з ефективних способів запобігання та ліквідації нафтових розливів є грамотне використання нафтових сорбентів. Російський ринок сорбентів тільки формується, і цією обставиною часто користуються недобросовісні компанії, які легко збувають покупцеві далеко не найкращі для його умов продукти. Для правильного вибору сорбентів необхідно уявляти їхні властивості, практичні можливості та способи утилізації. Альтернативною закупівлям є можливість організації власного виробництва сорбентів.

Паралельно зі зростанням видобутку і споживання “чорного золота” неухильно зростають і масштаби нафтових забруднень із найрізноманітніших джерел (див. “Джерела забруднення довкілля нафтопродуктами”).
“Джерела забруднення навколишнього середовища нафтопродуктами”

У Росії широко відомі розливи нафти в Комі, в Башкирії, в бухті Новоросійська, потоки нафтопродуктів течуть уже котрий рік з території воюючої Чечні через Дагестан у Каспій. Під час розливу нафтопродуктів на воді літр нафти позбавляє кисню 40 тисяч літрів води, тонна нафти забруднює 12 км2 водної поверхні. Вміст у ній нафтопродуктів, вищий за 0,1 мг/л, надає м’ясу риб непереборного за жодних технологічних обробок присмаку і специфічного запаху нафти. Нафтопродукти в ґрунті необоротно пригнічують розвиток рослин за концентрації понад 2 г на 1 кг ґрунту (поріг фітотоксичності), відбуваються затримка або повне випадання фенофаз у розвитку рослин, морфологічні зміни рослин, на 20-30 днів затримується початок вегетації. Усе це підкреслює актуальність боротьби з нафтовими забрудненнями.

Масштабам проблеми відповідає і набір технічних рішень та засобів щодо запобігання та ліквідації нафтових розливів. Не останнє місце серед них посідають так звані нафтові сорбенти – матеріали, здатні поглинати у великих кількостях нафтопродукти, перешкоджаючи тим самим їхній міграції в навколишньому середовищі. За кордоном вони давно і широко використовуються. Для Росії нафтові сорбенти є порівняно новим продуктом, тому інформація про них надзвичайно обмежена і, як правило, має суто рекламний характер. На жаль, не те що популярна, а й спеціальна технічна література з питання нафтових сорбентів практично відсутня. Нині понад 300 компаній у світі виробляють (або принаймні заявляють про таку можливість) різні сорбенти, але на ринку найвідомішими є кілька десятків найменувань.

З чого почати?
Перш ніж ухвалити рішення про придбання та використання сорбентів, необхідно відповісти на кілька питань. Перший із них — чи потрібні вони у цій ситуації? Часто від сорбентів чекають вирішення всіх проблем з очищення середовища, а це далеко не так. Сорбенти призначені для досить тонких стадій очищення, а також там, де з різних причин не застосовуються інші засоби. Наприклад, якщо у вас утворилася калюжа нафтопродукту завтовшки півметра, то сипати в неї сорбент звичайно можна, але з таким же успіхом туди можна сипати витрачені на сорбент гроші. Легше відкачати цей шар звичайним насосом або вакуумним збирачем. Шари нафтопродукту на воді товщиною понад 1 мм ефективно усуваються адгезійними нафтозбірниками – скіммерами різних конструкцій.

Попереднє очищення обсягу стічних вод можна успішно провести відстоєм, гідродинамічною сепарацією, флотацією. Марно відразу сипати сорбент на просочений нафтопродуктом ґрунт. Грунт і сам має деякі сорбційні властивості, тому він не «віддасть» поглинений продукт іншому сорбенту без спеціальних заходів. Зазвичай це промивання із застосуванням поверхнево-активних речовин (ПАР).

Чим закінчити?
Якщо ви переконалися, що наявними у вашому розпорядженні засобами завдання не вирішити і необхідно купувати сорбент, то попередньо дайте відповідь на друге питання — що робити з сорбентом після ліквідації розливу, тобто як його утилізувати? Багато виробників або замовчують питання про утилізації використаного сорбенту, або обіцяють його багаторазове використання та легку утилізацію різними способами. Практика показує, що це не так просто.

По-перше, багаторазове використання сорбенту можливе лише при поглинанні щодо чистої фракції сорбентом з високою пружністю. Зазвичай після двох-трьох віджимань ємність сорбенту значно зменшується, оскільки його пори забиваються брудом і важкими фракціями, структура необоротно деформується і знову доводиться вирішувати питання, що робити далі. По-друге, часто рекомендоване спалювання відпрацьованого сорбенту не застосовується до мінеральних сорбентів і, з великими застереженнями, застосовується до синтетичних, але тільки в спеціальних топках при високій температурі, щоб уникнути утворення токсичних продуктів. По-третє, найпростіший спосіб утилізації — вивезти сорбент на звалище або віддати дорожникам — часто виявляється пов’язаним із несподіваними труднощами, особливо у великих містах. Майже жодне звалище, яке дорожчає ліцензією на свою діяльність, не прийме сорбент з нафтопродуктом, якщо у нього немає спеціальної технології його поховання. Особливо це стосується синтетичних сорбентів, які, як правило, біонерозкладні і будуть роками спокійно лежати поруч із поліетиленовими пляшками та пакетами — бичами сучасних звалищ. Дорожники та майстри з виготовлення покрівель також далеко не завжди візьмуть вашу замазучену суміш без випробувань. У них своя відпрацьована технологія, і зв’язуватися з новими добавками, причому нерегулярно поставляються, вони навіть за гроші захочуть лише з великими труднощами. Дещо простіше відбувається утилізація сорбентів з природної органічної сировини, їх можна спалити або піддати прискореному біорозкладу при додаванні відомих комерційних біопрепаратів.

Після вибору прийнятного способу утилізації можна вибрати сам сорбент. Основним критерієм при цьому має бути співвідношення «ціна/нафтоємність», причому до ціни сорбенту необхідно додати витрати на його доставку, складування, застосування, видалення та вже згадану утилізацію. Не поспішайте одразу захоплюватися цифрами гігантської нафтоємності. Тут є свої особливості.

Про тонкощі реклами
Місткість поглинання нафти (нафтоємність) є, безсумнівно, однією з найважливіших характеристик нафтових сорбентів. Вона може бути виражена різними способами як відношення маси поглиненої нафти до маси сорбенту, як відповідне відношення обсягів або як змішане відношення. Цілком очевидно, що будь-яка пориста структура не може вмістити обсяг рідини, що перевищує обсяг пір. Навіть якщо врахувати деяке набухання сорбенту і можливість утримання певної кількості рідини зовнішньою поверхнею, об’ємна нафтоємність найвищих сорбентів близька до одиниці, тобто, якщо вам необхідно видалити кубометр нафтопродукту, то для цього в будь-якому випадку потрібно не менше кубометра готового сорбенту.

Але при використанні об’ємних характеристик різницю між сорбентами по ємності виражатиметься десятими і сотими частками, що невигідно для реклами. Тому всі без винятку виробники вважають за краще виражати ємність через співвідношення мас. Тоді, чим легше сорбент, тим більше це співвідношення, яке може досягати кількох десятків. Ці цифри вражають уяву потенційного покупця, і він відразу розуміє, що з перевезення і зберігання такого легкого продукту важливі кубометри, а чи не тонни. До того ж надто легкий сорбент легко злежується і розлітається за найменшого вітру.

Наступна рекламна хитрість у тому, що ємність поглинання буває статична (максимальна) і динамічна (за реальних умов). Якщо перша визначається при зануренні сорбенту в чистий нафтопродукт, друга залежить від товщини плівки, наявності води і маси інших факторів і зазвичай значно нижче. Вочевидь, у рекламі вказується статична ємність поглинання. Практика показує, що при видаленні тонких плівок нафти з поверхні води рекламні відмінності між сорбентами дуже стираються і на перший план висуваються інші показники — вартість, плавучість, зручність застосування та утилізації.

Ще один рекламний прийом заснований на тому, що ємність поглинання (за масою) дуже сильно залежить від в’язкості нафтопродукту, тому її найчастіше вимірюють на сирій нафті, а не на бензині та дизельному паливі. У виробників є, звичайно, дані щодо поглинання різних продуктів, але в рекламу йде тільки одна, звичайно, максимальна. Для більшої переконливості іноді наводиться список «чужих» сорбентів — нібито аналогів, які неважко вміло підібрати з тих, що існують, тим більше, що довідників по сорбентах у нас поки не випускають і споживачеві залишається цілком покладатися на рекламу.

На воді
Після того, як зроблено вибір низки найбільш прийнятних з точки зору ємності та утилізації сорбентів, необхідно конкретизувати умови їхнього планованого застосування. Несумлінні компанії, які бажають якнайшвидше позбутися нафтових плям на воді, а стан дна при цьому їх не цікавить, використовують найдешевші мінеральні сорбенти (приблизно 70% нафтових сорбентів, що застосовуються у світі, — це висушена високопориста глина). Такі сорбенти швидко тонуть з поглиненою нафтою, на якийсь час приховуючи забруднення, але потроху нафта знову спливає (вже в менших обсягах). Таким капосникам залишається побажати якнайшвидшої зустрічі з екологічним інспектором. Без побоювання ці сорбенти з низькою плавучістю можна використовувати при розливах нафтопродуктів на твердій поверхні – на асфальті, в промисловому цеху і т.д.

На воді необхідно використовувати плавучі сорбенти, причому запасу плавучості має вистачати для завершення всіх операцій з очищення поверхні та збору відпрацьованого сорбенту. Плавучість визначається, як правило, наявністю в сорбенті закритих пір із защемленим повітрям і необов’язково відповідає гідрофобності, тобто водовідштовхувальним властивостям сорбенту. Навіть найбільш, за своєю природою, гідрофобні синтетичні сорбенти разом з нафтою вбирають і вологу, пов’язану з плівкою нафти силами міжмолекулярної взаємодії.

Спецназ
Окрім основної переваги — швидко і вибірково вбирати нафтопродукти, утримуючи їх тривалий час, деякі типи сорбентів можуть мати спеціальні властивості, корисні для вирішення низки практичних завдань. Наприклад, біосорбенти містять іммобілізовані мікробіологічні культури, внаслідок діяльності яких розкладання нафтопродуктів до найпростіших сполук відбувається набагато швидше, ніж у природі. При цьому необхідно враховувати, що при температурі нижче +50С розмноження мікроорганізмів практично зупиняється, тому біосорбенти в зимових умовах без спеціального підігріву не застосовуються. Крім того, більшість біопрепаратів, що використовуються, вимагають додаткового введення в систему інших елементів живлення, крім вуглеводнів — насамперед азоту, фосфору і калію. Біопрепарати діють повільно, тому не варто чекати на миттєве чарівне зникнення всіх забруднень. Тим не менш, біорозкладання практично вирішує питання утилізації сорбентів, що суттєво полегшує їх застосування.

Сорбенти з магнітними властивостями зручні для використання у важкодоступних місцях, оскільки вони легко витягуються з води будь-якими магнітними пастками на постійних магнітах або електромагнітах. Сорбенти, що містять ПАР, ефективні при ліквідації дуже тонких плівок нафтопродуктів. Деякі сорбенти можуть містити реагенти-затверджувачі нафти, що полегшує збирання забруднень (при цьому необхідно врахувати, що ряд реагентів-затверджувачів дуже токсичні). Сімейство сорбентів зі спеціальними властивостями швидко розширюється, але будь-яка нова якість, як правило, потребує додаткових витрат та підвищує ціну продукту.

Додаткові рекомендації
Для практичного використання сорбентів часто буває важливо, у вигляді представлені ці сорбенти — в дисперсному ( порошки, крихта, гранули) чи формованому (рулонний матеріал, мати, серветки, бони). Формовані сорбенти зручніше наносити на поверхню і прибирати, але важче утилізувати (вони переважно синтетичні). До того ж важко заздалегідь підібрати товщину сорбуючої тканини, що відповідає невідомій якій товщині нафтової плівки. Тому ККД використання формованих сорбентів невисокий. Дисперсні сорбенти можна наносити на поверхню в бажаній кількості, але за це доводиться розплачуватися труднощами з їх розпорошенням та збором і заздалегідь миритися з неминучим вітроуносом (при водному використанні можливе застосування спеціальних схем внесення дисперсних сорбентів з-під води).

Використання будь-яких сорбентів потребує певного мінімуму допоміжного обладнання. Для рулонних сорбентів це барабани та віджимні валки, для дисперсних – пневматичні, механічні або гідравлічні розпилювачі, різних форм сачки та мережі для збору, ємності для зберігання зібраного конгломерату. В принципі, на будь-якому підприємстві такі пристрої можна виготовити, але це необхідно зробити заздалегідь, щоб сорбенти поступово не псувалися на складі. Серійно таке обладнання не проводиться, а консультацію з виготовлення можуть надати багато фірм, які мають досвід застосування сорбентів.

Різні сорбенти вимагають і різних умов зберігання – герметичних чи ні, у високих чи низьких штабелях, різні та класи пожежонебезпечності сорбентів. Тому необхідно вимагати від виробників рекомендації не тільки щодо застосування, але й для зберігання сорбентів.

Не ставлячи під сумнів сумлінність виробника сорбентів і точність реклами, все ж таки не зайвим буває зробити найпростіші тести, придбавши пробні партії двох-трьох різних сорбентів. До того ж умови масового виробництва можуть відрізнятися від досвідчених (на яких базується реклама), і, внаслідок цього, можливі значні відхилення від затверджених технічних умов. Під час проведення тестів стане ясно, що замовчувала реклама.

Невже так складно?
Таке питання може закономірно виникнути у Читача при знайомстві з цією статтею. Ні, все не настільки складно, як здається на перший погляд, але для того, щоб рекламні спокуси не змінилися розчаруванням, яке поширюється з «звинуваченого» зразка на все славне плем’я нафтових сорбентів, необхідно якомога чіткіше представляти їхні можливості. Ринок сорбентів у нас тільки складається, якісь марки закріпляться на ринку, якісь згодом забудуться.

Але нафтові річки та струмки не чекають, їх треба зупинити зараз і тим, що є під руками. Точніше — під ногами, тому що в будь-якому регіоні нашої величезної країни є практично невичерпна база для виробництва найрізноманітніших сорбентів, а розробники — набір різноманітних, часто унікальних технологій виробництва. Цілком можливо, що навіть немає необхідності везти легкий як пух сорбент за сотні кілометрів до своєї рідної «замазученої» водойми. Іноді простіше зробити свій сорбент зі своєї сировини, вирішити проблеми з екологами та й сусідам допомогти за божеськими розцінками.

Власне виробництво
У авторів статті теж є чим поділитися і надати Читачеві можливість переконатися практично в ефективності вищеописаних кроків на вибір оптимального для конкретних умов сорбенту. Поруч організацій під егідою Російської Академії Природних наук розроблено доступну та ефективну технологію виробництва сімейства гідрофобних нафтових сорбентів з різної сировини. Вона отримала почесний диплом міжнародного екологічного симпозіуму у Лас-Вегасі (США) у 1997 році. Основною перевагою технології є її універсальність, що дозволяє освоїти найширшу базу сировини та відходів для виробництва сорбентів. Крім того, розроблена технологія дозволяє виробляти сорбенти з різними властивостями, у тому числі унікальними (наприклад, магнітні та біологічні сорбенти).

Вироблені за даною технологією сорбенти успішно пройшли найрізноманітніші випробування в різних регіонах, у тому числі взимку при температурі повітря до -320С, застосовувалися при ліквідації аварій на річці Білій, на каналі Москва-Волга, використовуються як штатний засіб багатьма підприємствами Москви та Кіровської області. Оскільки технологія є безреагентною і потребує лише енергії, виробництво можна організувати за короткий час у будь-якому районі, що дозволить споживачеві не лише успішно вирішити свої екологічні проблеми, отримуючи сорбенти за собівартістю, а й із вигодою допомогти сусіднім підприємствам.

Ми впевнені, що за вітчизняними нафтовими сорбентами велике майбутнє та їхнє широке застосування поки що стримується як відсутністю достатньо повної та достовірної інформації, так і певною недосконалістю нормативно-правової бази. Якби екологи, як пожежники, наказували всім підприємствам мати мінімальний набір сертифікованих засобів екологічного захисту від розливів нафтопродуктів, наявність яких можна легко перевірити, то наші землі та річки стали б набагато чистішими, а сорбенти за популярністю перегнали багато рекламованих з екрану товарів. При цьому набір сорбентів може і повинен бути якомога різноманітнішим, як набір ліків у медицині. Справа за правильним вибором, щоб не лаяти аптеку, прийнявши від головного болю проносну.