Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Piroliza przeciwko WWA
Piroliza przeciwko WWA
Inżynierowie odkryli, że gleba zanieczyszczona ciężkim olejem opałowym może być nie tylko oczyszczona, ale również ponownie płodna. Odkrycie to zawdzięczają... uprawie sałaty.

Naukowcy dopracowali metodę usuwania zanieczyszczeń ropopochodnych z gleby w ramach wiekowego procesu pirolizy. Technika delikatnie ogrzewa glebę, utrzymując tlen na zewnątrz, co pozwala uniknąć szkód, jakie zwykle wyrządza się urodzajnej glebie, gdy spalanie węglowodorów powoduje skoki temperatury. Podczas gdy najwięcej uwagi poświęca się morskim wyciekom, 98% wycieków ropy występuje na lądzie, a ponad 25 tys. wycieków rocznie zostaje zgłoszonych do Agencji Ochrony Środowiska. To sprawia, że ​​zapotrzebowanie na opłacalne remediacje jest oczywiste.

Kluczem do zachowania płodności jest utrzymanie niezbędnych glin w glebie. Gliny zatrzymują wodę, a jeśli podniesiemy temperaturę zbyt wysoko, to w zasadzie ją zniszczymy. Kiedy przekroczymy 500°C, odwodnienie będzie nieodwracalne.

Naukowcy wprowadzili do pieca próbki gleby z Teksasu zanieczyszczonej w laboratorium ciężką ropą, aby zobaczyć, jaka temperatura najlepiej eliminuje najwięcej oleju i jak długo to trwa. Ich wyniki wykazały, że próbki nagrzewane w obracającym się bębnie w temperaturze 420°C przez 15 minut wyeliminowały 99,9% wszystkich węglowodorów ropy naftowej (TPH) i 94,5% wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA), pozostawiając obrobione gleby w przybliżeniu na takim samym poziomie zanieczyszczeń, jak w niezanieczyszczonej glebie.

Kilka artykułów tej samej grupy szczegółowo opisuje mechanizm, dzięki któremu piroliza usuwa zanieczyszczenia i zwęgla niektóre z niechcianych węglowodorów, pozostawiając za sobą prawie tak samo żyzną glebę, jak oryginał. Podgrzewanie gleby jako metoda oczyszczania nie jest nowym procesem. Inżynierowie udowodnili, że mogą to zrobić szybko w ciągłym reaktorze, aby usunąć TPH i nauczyli się optymalizować warunki pirolizy, aby zmaksymalizować usunięcie zanieczyszczenia, minimalizując uszkodzenia gleby i utratę płodności.

Podgrzanie do temperatury 470°C nieznacznie poprawiło usuwanie zanieczyszczeń, ale zużyło więcej energii i co ważniejsze zmniejszyło żyzność gleby do tego stopnia, że ​​nie można jej było ponownie wykorzystać. Między 200 a 300°C lekkie związki lotne wyparowują. Kiedy osiąga się 350-400°C, zaczynają się najpierw rozbijać wiązania heteroatomowe, a następnie wiązania węgiel-węgiel i węgiel-wodór, uruchamiając sekwencję reakcji radykalnych, które przekształcają cięższe węglowodory w stabilne zwęglenia o niskiej reaktywności.

Prawdziwy test programu pilotażowego nastąpił, gdy naukowcy wyhodowali sadzonkę sałaty Simpson, odmianę, dla której ropa naftowa jest wysoce toksyczna, na pierwotnej czystej glebie, randomowej skażonej glebie i kilku zanieczyszczonych glebach. Podczas gdy rośliny na leczonych glebach rosły nieco wolniej, okazało się, że po 21 dniach rośliny uprawiane na glebie poddanej pirolizie z nawozem lub po prostu wodą wykazywały te same wartości szybkości kiełkowania i miały taką samą wagę, jak te uprawiane na czystej glebie.

W ten sposób naukowcy dowiedzieli się, że ten proces skutecznie oczyszcza zanieczyszczoną olejem glebę i przywraca jej płodność, ale czy naprawdę usunęli toksynę z gleby? Po analizach w laboratorium odkryli, że ekstrakty z gleb zanieczyszczonych olejem były toksyczne dla ludzkich komórek płucnych, podczas gdy eksponowanie tych samych linii komórkowych na ekstrakty z gleb leczonych nie miało żadnych skutków ubocznych. Badanie złagodziło obawy, że poddana pirolizie gleba może uwalniać unoszące się w powietrzu cząstki kurzu pokryte wysoce toksycznymi zanieczyszczeniami, takimi jak WWA.

Źródła

Wen Song, Julia E. Vidonish, Roopa Kamath, Pingfeng Yu, Chun Chu, Bhagavatula Moorthy, Baoyu Gao, Kyriacos Zygourakis, Pedro J. J. Alvarez. Pilot-Scale Pyrolytic Remediation of Crude-Oil Contaminated Soil in a Continuously-Fed Reactor: Treatment Intensity Tradeoffs. Environmental Science & Technology, 2019.

KOMENTARZE
Newsletter