Zmierz siedem razy

Reklamowe złudzenia i realne perspektywy wykorzystania sorbentów ropopochodnych

Z roku na rok na całym świecie wzrasta liczba i skala incydentów środowiskowych związanych z wyciekami ropy i produktów naftowych, które w coraz większym stopniu zanieczyszczają naszą planetę. Jednym ze skutecznych sposobów zapobiegania i eliminowania wycieków ropy jest umiejętne stosowanie sorbentów ropopochodnych. Rosyjski rynek sorbentów dopiero się kształtuje i tę okoliczność często wykorzystują pozbawione skrupułów firmy, które z łatwością sprzedają kupującemu produkty dalekie od najlepszych dla ich warunków. Dla prawidłowego doboru sorbentów konieczne jest poznanie ich właściwości, praktycznych możliwości i sposobów wykorzystania. Alternatywą dla zakupów jest możliwość zorganizowania własnej produkcji sorbentów.

Równolegle ze wzrostem produkcji i konsumpcji „czarnego złota” systematycznie rośnie także skala zanieczyszczeń ropą naftową z różnych źródeł (patrz „Źródła zanieczyszczeń środowiska produktami naftowymi”).
„Źródła zanieczyszczeń środowiska produktami naftowymi”

W Rosji powszechnie znane są wycieki ropy w Komi, w Baszkirii, w zatoce Noworosyjsk, strumienie produktów naftowych płyną od wielu lat z terytorium walczącej Czeczenii przez Dagestan do Morza Kaspijskiego. W przypadku rozlania produktów naftowych na wodę litr ropy pozbawia wodę 40 tys. litrów tlenu, tona ropy zanieczyszcza 12 km2 powierzchni wody. Zawartość w nim produktów olejowych powyżej 0,1 mg/l nadaje mięsu rybnemu nieusuwalny smak i specyficzny zapach oleju podczas jakiejkolwiek obróbki technologicznej. Produkty naftowe znajdujące się w glebie nieodwracalnie hamują rozwój roślin w stężeniu większym niż 2 g na 1 kg gleby (próg fitotoksyczności), następuje opóźnienie lub całkowita utrata fenofaz w rozwoju roślin, zmiany morfologiczne w roślinach, rozpoczęcie wegetacji opóźnione o 20-30 dni. Wszystko to podkreśla pilną potrzebę zwalczania zanieczyszczeń ropą naftową.

Skala problemu odpowiada zestawowi rozwiązań technicznych i środków zapobiegania i eliminowania wycieków ropy. Do nich zaliczają się przede wszystkim tzw. sorbenty olejowe – materiały, które potrafią wchłonąć duże ilości produktów naftowych, zapobiegając w ten sposób ich migracji do środowiska. Za granicą są od dawna szeroko stosowane. Dla Rosji sorbenty naftowe są produktem stosunkowo nowym, dlatego informacje na ich temat są niezwykle skąpe i z reguły mają charakter czysto reklamowy. Niestety, praktycznie nie ma nie tylko popularnej, ale i specjalistycznej literatury technicznej poświęconej zagadnieniu sorbentów olejowych. Obecnie na świecie produkuje (a przynajmniej twierdzi, że jest taka możliwość) ponad 300 firm na świecie różne sorbenty, jednak najbardziej znanych na rynku jest kilkadziesiąt pozycji.

Od czego zacząć?
Zanim podejmiesz decyzję o zakupie i stosowaniu sorbentów, musisz odpowiedzieć sobie na kilka pytań. Po pierwsze, czy są one potrzebne w tej sytuacji? Często oczekuje się, że sorbenty rozwiążą absolutnie wszystkie problemy związane z oczyszczaniem środowiska, ale jest to dalekie od przypadku. Sorbenty przeznaczone są do dość dokładnych etapów oczyszczania, a także tam, gdzie z różnych powodów inne sposoby nie mają zastosowania. Na przykład, jeśli masz kałużę produktu naftowego o grubości pół metra, to oczywiście możesz wlać do niej sorbent, ale z takim samym sukcesem możesz przelać tam pieniądze wydane na sorbent. Warstwę tę łatwiej jest wypompować za pomocą konwencjonalnej pompy lub kolektora próżniowego. Warstwy produktów naftowych na wodzie o grubości powyżej 1 mm skutecznie usuwają samoprzylepne odpieniacze oleju – odpieniacze różnej konstrukcji.

Wstępne oczyszczanie objętości ścieków można z powodzeniem przeprowadzić poprzez osad, separację hydrodynamiczną, flotację. Nie ma sensu natychmiastowe wylewanie sorbentu na zaolejoną glebę. Sama gleba ma pewne właściwości sorpcyjne, więc bez specjalnych środków nie „odda” wchłoniętego produktu innemu sorbentowi. Zwykle jest to mycie z użyciem substancji powierzchniowo czynnych (surfakantów).

Na czym zakończyć?
Jeśli jesteś przekonany, że problemu nie da się rozwiązać środkami, którymi dysponujesz i konieczny jest zakup sorbentu, to najpierw odpowiedz na drugie pytanie – co zrobić z sorbentem po usunięciu wycieku, czyli jak go usunąć? pozbyć się tego? Wielu producentów albo milczy na temat utylizacji zużytego sorbentu, albo obiecuje jego wielokrotne wykorzystanie i łatwą utylizację na różne sposoby. Praktyka pokazuje, że nie wszystko jest takie proste.

Po pierwsze, wielokrotne wykorzystanie sorbentu jest możliwe tylko wtedy, gdy stosunkowo czysta frakcja zostanie wchłonięta przez sorbent o dużej elastyczności. Zwykle po dwóch, trzech wirowaniach pojemność sorbentu znacznie maleje, gdyż jego pory są zatkane brudem i ciężkimi frakcjami, struktura zostaje nieodwracalnie zdeformowana i ponownie trzeba podjąć decyzję, co dalej. Po drugie, często zalecane spalanie zużytego sorbentu nie dotyczy sorbentów mineralnych i, z dużymi zastrzeżeniami, ma zastosowanie do sorbentów syntetycznych, lecz jedynie w specjalnych piecach w wysokich temperaturach, aby uniknąć tworzenia się toksycznych produktów. Po trzecie, najłatwiejszy sposób jego utylizacji – wywiezienie sorbentu na wysypisko lub przekazanie go drogowcom – często okazuje się wiązać z nieoczekiwanymi trudnościami, zwłaszcza w dużych miastach. Prawie żadne ze składowisk, które cenią sobie koncesję na swoją działalność, nie przyjmie sorbentu z produktem naftowym, jeżeli nie posiada ono specjalnej technologii jego unieszkodliwiania. Dotyczy to szczególnie sorbentów syntetycznych, które z reguły nie ulegają biodegradacji i przez lata będą spokojnie leżeć obok plastikowych butelek i toreb – plaga współczesnych wysypisk śmieci. Budowlańcy dróg i dekarze również nie zawsze przyjmą „naoliwioną” mieszankę bez sprawdzenia. Mają własną, sprawdzoną technologię, a z nowymi dodatkami, a tymi dostarczanymi nieregularnie, nawet za pieniądze, będą chcieli mieć do czynienia tylko i wyłącznie z wielkim trudem. Nieco łatwiej jest wykorzystać sorbenty z naturalnych surowców organicznych, które można spalić lub poddać przyspieszonej biodegradacji z dodatkiem znanych komercyjnych preparatów biologicznych.

Po wybraniu akceptowalnej metody utylizacji można wybrać sam sorbent. Głównym kryterium powinien być w tym przypadku stosunek „cena/intensywność oleju”, a do ceny sorbentu należy doliczyć koszty jego dostarczenia, magazynowania, wykorzystania, usunięcia i wspomnianej już utylizacji. Nie spiesz się, aby natychmiast dać się ponieść liczbom gigantycznej intensywności oleju. Są tu pewne osobliwości.

O zawiłościach reklamy
Zdolność pochłaniania oleju (pojemność oleju) jest niewątpliwie jedną z najważniejszych cech sorbentów olejowych. Można to wyrazić na różne sposoby – jako stosunek masy zaabsorbowanego oleju do masy sorbentu, jako odpowiedni stosunek objętościowy lub jako stosunek mieszany. Jest całkiem oczywiste, że żadna porowata struktura nie może pomieścić objętości cieczy przekraczającej objętość porów. Nawet jeśli uwzględnimy pewne pęcznienie sorbentu i możliwość zatrzymania pewnej ilości cieczy na powierzchni zewnętrznej, objętość objętościowa oleju w przypadku najbardziej porowatych sorbentów jest bliska jedności, czyli w przypadku konieczności usunięcia metr sześcienny produktu naftowego, w każdym razie potrzebny będzie co najmniej metr sześcienny gotowego sorbentu.

Ale przy zastosowaniu charakterystyk objętościowych różnica między sorbentami pod względem pojemności będzie wyrażona w dziesiątych i setnych, co jest nieopłacalne dla reklamy. Dlatego bez wyjątku producenci wolą wyrażać pojemność w stosunku masowym. Następnie im lżejszy sorbent, tym większy jest ten stosunek, który może sięgać kilkudziesięciu. Liczby te działają na wyobraźnię potencjalnego nabywcy, który nie od razu zdaje sobie sprawę, że w transporcie i przechowywaniu tak lekkiego produktu ważne są metry sześcienne, a nie tony. Dodatkowo zbyt lekki sorbent łatwo się zbryla i rozprasza przy najmniejszym wietrze.

Kolejnym chwytem reklamowym jest to, że zdolność pochłaniania może być statyczna (maksymalna) i dynamiczna (w rzeczywistych warunkach). Jeśli pierwszy wynik zostanie określony po zanurzeniu sorbentu w czystym produkcie naftowym, drugi zależy od grubości filmu, obecności wody i wielu innych czynników i zwykle jest znacznie niższy. Oczywiście reklama wskazuje na zdolność pochłaniania statycznego. Praktyka pokazuje, że po usunięciu z powierzchni wody cienkich warstw oleju różnice reklamowe pomiędzy sorbentami bardzo wyraźnie zacierają się, a na pierwszy plan wysuwają się inne wskaźniki – koszt, pływalność, łatwość użycia i utylizacji.

Kolejny chwyt marketingowy polega na tym, że zdolność absorpcji (w masie) jest bardzo zależna od lepkości produktu naftowego, dlatego najczęściej mierzy się ją dla ropy naftowej, a nie dla benzyny i oleju napędowego. Producenci oczywiście mają dane dotyczące wchłaniania różnych produktów, ale tylko jeden, oczywiście maksymalny, trafia do reklamy. Dla większej perswazji czasami podawana jest lista „obcych” sorbentów – rzekomo analogów, które łatwo umiejętnie wybrać spośród już istniejących, zwłaszcza, że nie produkujemy jeszcze poradników o sorbentach i konsument musi wyłącznie polegać na reklamie.

Na wodzie
Po wybraniu szeregu sorbentów, które są najbardziej akceptowalne pod względem wydajności i wykorzystania, należy określić warunki ich planowanego wykorzystania. Nieuczciwe firmy, chcąc szybko pozbyć się plam ropy na wodzie, a jednocześnie nie interesuje ich stan dna, korzystają z najtańszych sorbentów mineralnych (około 70% stosowanych na świecie sorbentów ropopochodnych to suszone silnie porowata glina). Takie sorbenty szybko toną wraz z wchłoniętym olejem, ukrywając na chwilę zanieczyszczenia, ale stopniowo olej ponownie się unosi (już w mniejszych objętościach). Pozostaje takim brudasom życzyć szybkiego spotkania z inspektorem ochrony środowiska. Bez obaw te sorbenty o niskiej wyporności można stosować do rozlewów oleju na twardym podłożu – na asfalcie, w warsztacie przemysłowym itp.

Na wodzie należy stosować sorbenty pływające, a zapas wyporu powinien być wystarczający do wykonania wszystkich operacji oczyszczenia powierzchni i zebrania zużytego sorbentu. Wyporność jest z reguły określana przez obecność zamkniętych porów z uwięzionym powietrzem w sorbencie i niekoniecznie odpowiada hydrofobowości, czyli właściwościom hydrofobowym sorbentu. Nawet najbardziej hydrofobowe sorbenty syntetyczne wraz z olejem pochłaniają również wilgoć związaną z filmem olejowym poprzez siły oddziaływania międzycząsteczkowego.

Siły Specjalne
Oprócz głównej zalety – szybkiego i selektywnego wchłaniania produktów naftowych, utrzymując je przez długi czas – niektóre rodzaje sorbentów mogą mieć specjalne właściwości, które są przydatne do rozwiązania szeregu praktycznych problemów. Przykładowo biosorbenty zawierają unieruchomione kultury mikrobiologiczne, w wyniku czego rozkład produktów naftowych do najprostszych związków następuje znacznie szybciej niż w przyrodzie. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że w temperaturach poniżej +50C rozmnażanie się mikroorganizmów praktycznie zatrzymuje się, dlatego biosorbenty w warunkach zimowych nie mają zastosowania bez specjalnego ogrzewania. Ponadto większość stosowanych preparatów biologicznych, oprócz węglowodorów, wymaga dodatkowego wprowadzenia do ustroju innych składników pokarmowych – przede wszystkim azotu, fosforu i potasu. Produkty biologiczne działają powoli, dlatego nie należy czekać na natychmiastowe magiczne zniknięcie wszelkich zanieczyszczeń. Niemniej jednak biodegradacja praktycznie rozwiązuje problem utylizacji sorbentów, co znacznie ułatwia ich zastosowanie.

Sorbenty o właściwościach magnetycznych są wygodne do stosowania w trudno dostępnych miejscach, gdyż łatwo je usunąć z wody za pomocą dowolnych pułapek magnetycznych na magnesach trwałych lub elektromagnesach. Sorbenty zawierające środki powierzchniowo czynne skutecznie eliminują bardzo cienkie warstwy produktów naftowych. Niektóre sorbenty mogą zawierać utwardzacze olejowe, co ułatwia zbieranie zanieczyszczeń (należy zaznaczyć, że wiele utwardzaczy jest bardzo toksycznych). Rodzina sorbentów o specjalnych właściwościach szybko się powiększa, jednak każda nowa jakość z reguły wiąże się z dodatkowymi kosztami i podwyższeniem ceny produktu.

Dodatkowe zalecenia
Dla praktycznego wykorzystania sorbentów często istotne jest w jakiej formie te sorbenty są prezentowane – w formie rozproszonej (proszki, okruchy, granulaty) lub formowanej (materiał w rolkach, maty, serwetki, wysięgniki). Sorbenty formowane są wygodniejsze w nakładaniu na powierzchnię i czyszczeniu, ale trudniejsze w utylizacji (przeważnie są syntetyczne). Ponadto trudno jest z góry wybrać grubość tkaniny chłonnej, która odpowiada nieznanej grubości filmu olejowego. Dlatego efektywność stosowania formowanych sorbentów jest niska. Zdyspergowane sorbenty można nanosić na powierzchnię w żądanej ilości, jednak trzeba się za to opłacić trudnościami w ich rozpylaniu i zbieraniu oraz z góry pogodzić się z nieuniknionym znoszeniem wiatru (w przypadku wykorzystania wody można zastosować specjalne schematy wprowadzenie rozproszonych sorbentów spod wody).

Stosowanie jakichkolwiek sorbentów wymaga pewnego minimum sprzętu pomocniczego. W przypadku sorbentów walcowanych są to bębny i walce wyciskające, w przypadku sorbentów rozproszonych – rozpylacze pneumatyczne, mechaniczne lub hydrauliczne, różne formy siatek i siatek zbierających, pojemniki do przechowywania zebranego konglomeratu. Zasadniczo takie urządzenia można wyprodukować w każdym przedsiębiorstwie, ale należy to zrobić z wyprzedzeniem, aby sorbenty nie ulegały powolnemu pogarszaniu się w magazynie. Urządzenia tego typu nie są produkowane seryjnie, a doradztwa w zakresie produkcji udziela wiele firm mających doświadczenie w stosowaniu sorbentów.

Różne sorbenty wymagają także odmiennych warunków przechowywania – hermetyczne lub nie, w wysokich lub niskich stosach, różne są także klasy zagrożenia pożarowego sorbentów. Dlatego należy domagać się od producentów zaleceń nie tylko dotyczących stosowania, ale także przechowywania sorbentów.

Nie kwestionując uczciwości producenta sorbentów i rzetelności reklamy, nadal nie jest zbyteczne przeprowadzanie najprostszych testów poprzez zakup próbnych partii dwóch lub trzech różnych sorbentów. Ponadto warunki produkcji masowej mogą bardzo odbiegać od warunków eksperymentalnych (na których opiera się reklama), w wyniku czego możliwe są znaczne odchylenia od zatwierdzonych specyfikacji. Podczas przeprowadzania testów stanie się jasne, o czym reklama milczała.

Czy to naprawdę takie trudne?
Takie pytanie może naturalnie pojawić się w głowie Czytelnika podczas lektury tego artykułu. Nie, wszystko nie jest tak skomplikowane, jak się wydaje na pierwszy rzut oka, ale aby uwodzenie reklamowe nie ustąpiło rozczarowaniu, które rozprzestrzenia się z „winnej” próbki na całe chwalebne plemię sorbentów olejowych, trzeba sobie wyobrazić ich możliwości tak wyraźnie, jak to możliwe. Nasz rynek sorbentów dopiero się kształtuje, niektóre marki zdobędą na nim przyczółek, inne z czasem zostaną zapomniane.

Ale rzeki i strumienie z ropą nie czekają, należy je teraz zatrzymać za pomocą tego, co jest pod ręką. Dokładniej, pod naszymi stopami, ponieważ w każdym regionie naszego ogromnego kraju znajduje się niemal niewyczerpana baza do produkcji szerokiej gamy sorbentów, a twórcy dysponują zestawem różnorodnych, często unikalnych technologii produkcyjnych. Jest całkiem możliwe, że nie ma nawet potrzeby transportu lekkiego jak puch sorbentu setki kilometrów do rodzimego, „zanieczyszczonego ropą” zbiornika. Czasami łatwiej jest wyprodukować własny sorbent z własnych surowców, rozwiązać problemy z ekologami i pomóc sąsiadom po boskich cenach.

Produkcja własna
Autorzy artykułu również mają się czym podzielić i dają Czytelnikowi możliwość sprawdzenia w praktyce skuteczności powyższych kroków w wyborze optymalnego sorbentu dla konkretnych warunków. Szereg organizacji pod patronatem Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych opracowało dostępną i skuteczną technologię produkcji rodziny hydrofobowych sorbentów olejowych z różnych surowców. Otrzymała dyplom honorowy Międzynarodowego Sympozjum Ekologicznego w Las Vegas (USA) w 1997 roku. Główną zaletą technologii jest jej wszechstronność, która pozwala na wykorzystanie najszerszej bazy surowców i odpadów do produkcji sorbentów. Ponadto opracowana technologia umożliwia wytwarzanie sorbentów o różnorodnych właściwościach, w tym unikalnych (np. sorbenty magnetyczne i biologiczne).

Sorbenty wytwarzane tą technologią przeszły pomyślnie szereg testów w różnych regionach, m.in. zimą przy temperaturach powietrza do -320°C, były stosowane przy likwidowaniu wypadków na rzece Biełaja, na Kanale Moskwa-Wołga oraz są używane jako zwykłe narzędzie przez wiele przedsiębiorstw w Moskwie i obwodzie kirowskim. Ponieważ technologia jest bezodczynnikowa i wymaga jedynie energii, produkcję można zorganizować w krótkim czasie na dowolnym obszarze, co pozwoli konsumentowi nie tylko skutecznie rozwiązać problemy środowiskowe poprzez tanie pozyskiwanie sorbentów, ale także z zyskiem pomóc sąsiadującym przedsiębiorstwom.

Jesteśmy przekonani, że krajowe sorbenty ropopochodne mają przed sobą wielką przyszłość, a ich powszechne stosowanie jest w dalszym ciągu ograniczone zarówno ze względu na brak wystarczająco kompletnych i wiarygodnych informacji, jak i pewną niedoskonałość ram regulacyjnych. Gdyby ekolodzy, podobnie jak strażacy, nakazali wszystkim przedsiębiorstwom posiadanie minimalnego zestawu certyfikowanych zabezpieczeń środowiska przed wyciekami ropy, których obecność można łatwo sprawdzić, to nasze ziemie i rzeki stałyby się znacznie czystsze, a sorbenty wyprzedziłyby wiele reklamowanych towarów z ekranu popularności. Jednocześnie zestaw sorbentów może i powinien być jak najbardziej różnorodny, podobnie jak zestaw leków w medycynie. Zależy to od właściwego wyboru, aby nie zbesztać apteki zażywając środek przeczyszczający na ból głowy.