Strategie voor de toepassing van sorbents en biologische preparaten in Oekraïense havens om olieverontreiniging van de zee te elimineren

Door gebruik te maken van de voordelen van zijn geografische ligging heeft Oekraïne de afgelopen jaren het volume van het zeevervoer drastisch vergroot. Momenteel zijn aan de Zwarte Zeekust, voornamelijk in het noordwestelijke Zwarte Zeegebied, grote multifunctionele overslagcomplexen met een ontwikkelde kustinfrastructuur ontstaan.
De voortdurende intensieve economische ontwikkeling van de Zwarte Zeekust veroorzaakt een toename van de door de mens veroorzaakte druk op kustgebieden en zeegebieden.

Het maritieme complex van de regio Odessa ontwikkelt zich bijzonder intensief. Het aandeel van 7 havens (B. Dnjestr, Odessa, Reni, Ust-Donau, Yuzhny, Izmail) bedraagt tot … ..% van alle zeevracht in Oekraïne, inclusief % van de vloeibare lading, waarvan een aanzienlijk deel olie is. De omvang van het olietransport in deze regio zal aanzienlijk toenemen door de ingebruikname van de eerste fase van de olieterminal aan de oever van de Maly Adzhalyksky (Grigorievsky) riviermonding, die ontworpen is voor de overslag van 30-40 miljoen ton olie per jaar.
Zowat alle Zwarte Zeehavens liggen in gebieden met belangrijke biologische hulpbronnen en recreatief potentieel, dus hun exploitatie moet gepaard gaan met een reeks maatregelen gericht op de bescherming en het herstel van natuurlijke hulpbronnen.

Van de bronnen van antropogene verontreiniging van het aquatisch milieu met olieproducten bestaat ongeveer 30% uit huishoudelijk en industrieel afval, 27% uit schepen en kleine vloten en 12% uit ongelukken met tankers en olieplatforms.
De oliefilm verstoort de processen van verdamping en hydro-uitwisseling tussen het aquatisch milieu en de atmosfeer, en geëmulgeerde olieproducten hebben een toxisch en mutageen effect op mariene organismen.
Grote ongelukken met omvangrijke olielozingen veroorzaken enorme schade aan mariene ecosystemen en gaan, naast de massale sterfte van vogels en hydrobionten, gepaard met langetermijngevolgen voor het milieu, die zich kunnen uiten in de vorm van een afname van de biologische productiviteit, het optreden van afwijkingen in de ontwikkeling en de vorming van tumoren bij zeedieren.
Bronnen van verontreiniging in havenwateren zijn voornamelijk technologische lozingen in verband met het bunkeren van schepen, de afgifte van bilgewater en olieresten, en werkzaamheden met olie op schepen.
Potentiële verontreiniging van havenwateren met olieproducten omvat ook kustfaciliteiten van hun infrastructuur – olieopslagfaciliteiten, dampstations, spoorwegen en autowegen, evenals stormafvoeren. Olielekkages kunnen ook optreden in offshore ankergebieden, waar de omstandigheden om op lekkages te reageren vaak moeilijker zijn dan in beperkte havenwateren. De oppervlakte van een olievlek die ontstaat bij een lekkage van 1 m3 olie binnen 1 uur, neemt toe van 30.000 m2 tot 92.000 m2 na een dag.
Olie die zich over het zeeoppervlak verspreidt, staat in wisselwerking met water en lucht en wordt blootgesteld aan een complex van fysisch-chemische processen die leiden tot een verandering van de eigenschappen en afbraak. Een belangrijk gevaar voor aquatische ecosystemen en recreatiegebieden is de polymerisatie van olie met de vorming van zogenaamde “harsballen”.
Terwijl lichte oliefracties verdampen, lost olie op in water en gaat over in een geëmulgeerde toestand, waarbij twee soorten emulsies worden gevormd – olie in water (directe emulsie) en water in olie (omgekeerde emulsie).
De belangrijkste voorwaarde voor het elimineren van olielekkages in noodsituaties is de snelst mogelijke uitvoering van OSR-plannen waarbij het grootste deel van het gemorste olieproduct mechanisch wordt opgevangen met olie-opvangers (NMS). Afhankelijk van de voorwaarden varieert de totale massa aan olieproducten die door olie- en afvalinzamelaars wordt verzameld van 30 tot 90% van het gemorste volume.
Om olie op te vangen in ondiep water met een diepte van minder dan 2 meter, worden kleine draagbare olieskimmers gebruikt – skimmers.
De belangrijkste techniek om de verspreiding van olievlekken te beperken en ze op te vangen, is het beperken van besmette watergebieden met behulp van verschillende booms. Gewoonlijk bestaan dergelijke barrières uit afzonderlijke secties met een diepgang van  400 mm en starre drijvers met een diameter van 300 mm.
Eén van de problemen na het verwijderen van de hoofdmassa van olievervuiling is het verwijderen van iriserende strepen en films en afzonderlijke vlekken van olieproducten die worden gevormd wanneer de massa van gemorste olie tussen 0,1 en 0,4 g per 1 m2 wateroppervlak bedraagt.4 g per 1 m2 wateroppervlak.
Om iriserende films te verwijderen, worden fysisch-chemische en biologische methoden gebruikt, die zijn gebaseerd op de vernietiging van oliefilms door dispersie met behulp van oppervlakteactieve stoffen, sorptie van filmolie en gedeeltelijk water-olie-emulsie door natuurlijke en synthetische sorbentia, en biologische afbraak van koolwaterstoffen door gespecialiseerde stammen van micro-organismen.
Elk van deze methoden heeft echter een aantal nadelen. De meeste dispergeermiddelen zijn giftig en het gebruik ervan is in sommige landen beperkt of zelfs verboden [7]. In de havens van Oekraïne worden geen dispergeermiddelen gebruikt.
De regels voor het schoonmaken van verontreinigde watergebieden van havens voorzien in het gebruik van sorbents, waarvan de standaardvoorraad in alle havens aanwezig moet zijn [8]. Tot de sorbentia die door de regels worden aanbevolen, behoren afvalstoffen uit de houtverwerkende industrie en de landbouw – gedopte maïskolven, stro, zaagsel en fijngestampte turf. Het gebruik van deze sorbentia in havens heeft geen brede toepassing gevonden vanwege de lage olie-intensiteit (in verband hiermee wordt het noodzakelijk om grote volumes te gebruiken), hun gebrek aan hydrofobiciteit, de moeilijkheid om de benodigde reserves aan te leggen en op te slaan, en het gebrek aan mechanismen voor hun toepassing.
Van de industrieel geproduceerde sorbentia, die een hoge oliecapaciteit en hydrofobiciteit hebben, zijn de sorbentia gemaakt van polymeren het meest effectief – van fijne poeders, korrels, tot matten, weefsels en absorberende booms. De nadelen van deze middelen zijn de slechte absorptie van dunne oliefilms, de kankerverwekkendheid van fijne poeders (volgens experts van het bedrijf Mannesmann-Italië) en de moeilijkheid om ze te verwijderen door verbranding [1]. Er is geen informatie over het gebruik van dergelijke middelen in de havens van Oekraïne.
Vanuit het oogpunt van lage kosten van grondstoffen en ecologische zuiverheid zijn sorbents op basis van organische natuurlijke stoffen – turf, zaagsel, landbouwafval (zemelen, stro, rijstkaf, enz.) het meest aantrekkelijk. Het grootste aantal sorbenten in deze categorie wordt geproduceerd op basis van turf: “Pit-sorb” (Canada), “Fin-sorb” (Groot-Brittannië), “Elkosorb” (Finland), “Mukat-4”, “Lesorb” (Wit-Rusland), “Sorboil” (Rusland). Van de in Oekraïne ontwikkelde olieabsorptiemiddelen wordt alleen Zhemchug, geëxpandeerd perliet, op industriële schaal geproduceerd.
Al deze sorbentia hebben een hoge oliecapaciteit (van 4 tot 10 g/g) en hydrofobiciteit. Het gebruik ervan voor het reinigen van het zeeoppervlak zorgt voor een primair ecologisch effect – het breken van continue filmvervuiling, de sorptie van geëmulgeerde oliën. Het gebruik van buitenlandse preparaten van deze groep in de havens van Oekraïne wordt naar onze mening beperkt door hun hoge kosten voor de Oekraïense consument (8-12 US dollar per 1 kg).
Een algemeen nadeel van het gebruik van bovengenoemde sorbents is de noodzaak om ze te verzamelen, wat zeer bewerkelijk is, speciaal gereedschap vereist en praktisch onhaalbaar is bij aanzienlijke golven. Uit de praktijk van oliebestrijders die sorbents gebruiken, blijkt dat het in de meeste gevallen niet mogelijk is om meer dan 25% van het op het wateroppervlak aangebrachte sorbens op te vangen. De momenten die het gebruik van sorbents bemoeilijken, zijn onder andere het gebrek aan technologie en apparatuur voor de verwijdering ervan door verbranding.
Microbiële vernietiging is een van de belangrijkste processen die bijdragen aan de eliminatie van olieverontreiniging uit aquatische ecosystemen. Micro-organismen zijn in staat om oliekoolwaterstoffen te gebruiken in het proces van energie en constructieve stofwisseling en ze te vernietigen. De studie van deze processen en het doelgerichte werk aan de selectie van stammen van micro-organismen die oliekoolwaterstoffen vernietigen, hebben de ontwikkeling van een aantal preparaten op basis van deze processen mogelijk gemaakt. Alleen al in de afgelopen 10 jaar zijn er in de GOS-landen meer dan twee dozijn biologische preparaten gemaakt op basis van olie-oxiderende micro-organismen, terwijl de voorgestelde methoden voor het stimuleren van natuurlijke zelfreinigende processen niet verder zijn gekomen dan experimentele behandelingen.
In Oekraïne zijn de bekendste geneesmiddelen: “Desna” – (ontwikkeling van het Oekraïense Onderzoekscentrum voor Olie en Gas Ecologie, Kiev), Consortium van Micro-organismen – (Instituut voor Hoge Technologieën, Kiev), “Devoroil”, dat wordt geproduceerd onder de Russische licentie van OAO ” Enzyme”, (Ladyzhyn) en onlangs aanbevolen door het Ministerie van Ecologie “Simbinal” (ontwikkeling van het Instituut voor Plantkunde van de Nationale Academie van Wetenschappen van Oekraïne). In Rusland worden “Putidoil”, “Oleovorin”, “Devoroil”, “Valentis”, “Naftoks”, “Mikromycet” veel gebruikt, in Wit-Rusland – “Rodobel”, “Rodobel-T”. Deze preparaten zijn gelyofiliseerde culturen of pasta’s, op basis waarvan werkoplossingen worden bereid voor de behandeling van olieverontreiniging. Het gebruik van dergelijke preparaten is echter niet rationeel in de omstandigheden van de watergebieden van havens en de open zee vanwege de onmogelijkheid om de noodzakelijke effectieve concentraties van bacteriën-destructoren van olie-koolwaterstoffen te creëren. Bovendien kunnen de bovengenoemde bacteriële preparaten niet worden gebruikt om olielekkages onmiddellijk te elimineren. Het gebruik van de meeste van bovengenoemde bacteriepreparaten op zee (een waterlichaam van de tweede gebruikscategorie overeenkomstig SanPiN 4630-88. 1.01.89) is om gezondheidsredenen twijfelachtig [9].