کاربرد فناوری نانو در پاکسازی آلودگیهای نفتی دریایی

به گزارش مارین نیوز، صدها نوع ترکیب می توانند در نفت حضور داشته باشند. هر نوع نفت خام شامل 200 تا 300 نوع ترکیب مختلف است. حدود 50-988 درصد از ترکیبات نفتی به هیدروکربنها مربوط است که عمدتا آلکانها (پارافینها) (به شکل گاز، مایع و یا جامد با سمّیت نسبتا پایین و زیست تخریب پذیر)، سیکلوآلکان های با 5 تا 6 اتم کربن در هر حلقه (پایدار و با زیست تخریب پذیری کم)، ترکیبات آروماتیک ( 20 تا 40 درصد نفت) مثل ترکیبات فرّار (بنزن، تولوئن، زایلن)، ترکیبات دوحلقه ای مثل نفتالن، ترکیبات سه حلقه ای (آنتراسین، فنانترن) و ترکیبات چندحلقه ای (پیرن) می باشد. علاوه بر هیدروکربن ها، میزان ترکیبات سولفوری و اسیدهای چرب و ترکیبات نیتروژنی و نیز وانادیوم و نیکل به 10 درصد می رسد. در طی استخراج و فرآوری نفت به ویژه در مکانهای تصادفی، مخلوط فازهای آب، نفت و مواد جامد تفکیک شده می تواند مشکلات جدی برای محیط زیست فراهم آورد. محصولات نفتی که وارد محیط زیست آبی می شوند خیلی زود حالت ابتدایی خود را تغییر می دهند. در دریا، نفت می تواند در شکلهای متفاوتی مثل فیلمهای سطحی (ســطح صاف و صیقلی)، امولسیونهای آب در نفت و نفت در آب، توده ها و کلوخه های نفتی، به شکل محلول، توسط رسوبات کف و سوسپانسیون ها جذب شده یا تجمعاتی توسط ارگانیسم های آبی، حضور داشته باشد.

در مورد محیط زیست سرد، تبخیر، انحلال و تجزیه نفت به شدت آهسته است. در شرایط زمستانی، آب سرد به شدت بر روی چگالی آب اثر می گذارد و باعث ضخامت زیاد و چسبندگی آن می شود و به تشکیل کلوخه های نفتی نیز کمک می کند. از طرف دیگر یخ می تواند به عنوان تشکیلات طبیعی، مانع پخش شدن نفت شود و زمان بیشتری برای انجام پاسخ را ایجاد کند. اغلب موارد آلودگیهای آب از اجرای حفر گاز که از شکافهای هیدرولیکی با حجم بالا(High-Volume Hydraulic Fracturing- HVHF) استفاده می کند، ایجاد می شوند. برخی از مشکلات شامل ریزش، انفجار، شکاف و رخنه آلودگی به منابع آب آشامیدنی در اطراف روستاها در ارتباط با حفر گاز به روش HVHF ،گزارش  شده است.

مطالعات علمی مستقل که عدم آلودگی آب را پس از عملیات استخراج گاز به روشHVHF نشان دهد لازم است. در  زمان عملیات حفر با ایجاد شکاف در سنگ نفت زا، آنها بر روی اینکه این شکاف به کجا گسترش می‌یابد، کنترل ندارند و بنابراین سیالات و گاز طبیعی می تواند در جهت های غیرقابل پیش بینی حرکت کند و می تواند به چاهها و سفره های آب زیرزمینی برسد.

در طی حفر شکافهای هیدرولیکی، انجام و فرآیند انگیزش، آب همراه با آلودگیها در گودال لجن از خاک عبور کرده و سرازیر می شود و خاکهای اطراف، آبهای سطحی و زیرزمینی را آلوده می کند. بر اساس گزارش آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (US Environmental Protection Agency) ،آلودگیهای ناشی از نفت، شامل هیدروکربن  های آلیفاتیک (متان) و آروماتیک (بنزن، تولوئن، اتیل بنزن، زایلن ها، و ترکیبات آروماتیک چند حلقه ای)، مخلــوط آنها (سوختهای دیزلی)، سولفید هیدروژن، فلزات (کروم، سرب، جیوه، روی وغیره)، اکسیدهای نیتروژن، دی اکسید گوگرد، و ترکیبات آلی فرار، اغلب، کارسینوژن های بالقوه، مواد انفجاری و مضر برای دستگاه تنفسی، قلب و سیستم عصبی مرکزی می باشد.

نشت گاز طبیعی، حفاری، فعالیت ماشین آلات سنگین، معادن زغالسنگ، سیالات محرک، سوخت دیزل، و دود ناشی از سوخت گاز طبیعی از منابع عمده آلودگی هستند. آلودگیهای رادیواکتیوی نیز ممکن است رخ دهد. در موارد ریزش نفت به داخل اقیانوس علاوه بر زیان به سلامت جوامع انسانی واقع در اطراف منطقه ساحلی، آلودگی محیط زیست آبی (گیاهان دریایی، مرجان، جلبک، پستانداران و پرندگان دریایی) نیز می تواند رخ دهد. به علاوه ضررهای مالی ناشی از نشت نفت به شرکتهای نفتی هنگفت است. راه حلهای متعددی برای دست و پنجه نرم کردن با مشکل نشت نفت پیشنهاد شده است که شامل استفاده از میکرو ارگانیسم ها برای تجزیه نفت، ابزارهای مکانیکی ماننــد کفگیر مانند، پمپها، جداکننده های مکانیکی، و غیره، مواد جاذب برای حذف نفت از آب از طریق جذب و استفاده از پخش کننده های شیمیایی مثل دترجنتها می باشند. روشهای مدرن حذف آلودگیهای نفتی با استفاده از گاربرد تکنیکهای بر پایه فناوری نانو برای تمیز کردن و پاکسازی آب تنها درچند سال اخیر توسعه یافته است.

روشهای بر پایه فناوری نانو برای حذف آلودگیهای نفتی و جداسازی از آب موضوع مهمی است. نشت های نفتی در طی استخراج، فرآوری و انتقال آن غیرقابل اجتناب است و می تواند منجر به تأثیرات بزرگ و متفاوت از آلودگیهای کوچک خاک و آب دریا تا بلایای عظیم گردد. علاوه بر روشهای معمول برای حذف آلودگیهای نفتی، اخیرا تکنیکهای نانویی گسترش یافته که از آهن با ظرفیت صفر(nZVI)، نانولوله های کربنی، اسفنج ها، آئروژل ها، نانوکامپوزیت ها، اکسیدهای نانوساختار فلزی و غیرفلزی، نیتریت ها، نمکها، و زئولیت ها استفاده می شود. برخی از این مواد می توانند با روشهای «سبزتر» با هزینه کمتر و بدون آسیب به محیط زیست فراهم شوند. هم اکنون این روشها (nZVI)، به دلیل دانش ناکافی از سمّیتشان، بررسی اندک جزئیات و هزینه های بالا، در مقیاس کوچک به کار برده می شوند. برخی از این روشها هنوز موضوع مطالعات آزمایشگاهی هستند. سهولت ساخت، کاهش هزینه ها و در دسترس بودن تجاری نانو مواد و پیش سازهای آنها موضوع اصلی بررسیهای اخیر هستند.