«نانومواد» برای پاکسازی در سواحل از آلودگی نفتی

پژوهشگران با استفاده از فناوری نانو، روش‌های مؤثر و ایمن‌ برای پاکسازی نشت نفت در مناطق ساحلی ارائه می‌دهند. این فناوری جدید می‌تواند پاکسازی را در مقایسه با روش‌های فعلی به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. به گفته محققان، مواد به‌کاررفته در این دستاورد دارای خواصی هستند که امکان جدا کردن نفت و مواد روغنی از اقیانوس‌ها را به بهترین شکل فراهم می‌کند.

کد خبر: ۸۲۳۱

تاریخ: ۲۴ بهمن ۱۴۰۳ - ۰۰:۴۳

به گزارش اقتصاددریایی، پاکسازی پس از نشت گسترده نفت، فرآیندی زمان‌بر و پرهزینه است که خسارات قابل‌توجهی به اکوسیستم مناطق ساحلی وارد می‌کند. این مسئله به‌ویژه در مناطق پرتردد جهان که به دلیل افزایش ترافیک دریایی در معرض خطر بیشتری قرار دارند، حائز اهمیت است. روش‌های فعلی مقابله با نشت نفت، حتی در مناطق پرجمعیت، با محدودیت‌های جدی مواجه هستند. این محدودیت‌ها شامل ظرفیت پایین جذب نفت، سمیت بالقوه برای موجودات دریایی و فرآیند کند پاکسازی می‌شود. با این حال، پیشرفت‌های اخیر در حوزه فناوری نانو ممکن است راه‌حل‌هایی ارائه دهد که مؤثرتر، ایمن‌تر و بسیار سریع‌تر از روش‌های کنونی عمل کنند.
براساس نتیجه کار تیمی از پژوهشگران به رهبری دانشگاه کنکوردیا، نانومواد می‌تواند راهکار مناسبی برای حل این مشکل باشد. هوئیفانگ بی، نویسنده اصلی مقاله مربوط به این پروژه و دانشجوی دکترای گروه مهندسی عمران و محیط‌زیست در دانشکده مهندسی و علوم کامپیوتر می‌گوید: «استفاده از نانومواد به‌عنوان یک رویکرد پایدار و امیدوارکننده مطرح شده است. این مقاله با بررسی و تحلیل بین ۴۰ تا ۵۰مطالعه در این زمینه، تصویر جامعی از وضعیت فناوری‌های نانو در پاسخ به نشت نفت در مناطق ساحلی ارائه می‌دهد. همچنین پیشنهادات خود را مطرح کرده و شکاف‌های تحقیقاتی بین استفاده از نانومواد در آزمایشگاه و کاربردهای عملی آن‌ها در دنیای واقعی را شناسایی می‌کنیم.»
«بی» اضافه می‌کند که نانومواد به‌طور گسترده‌ برای مقابله با نشت نفت در دریاها مطالعه شده‌، اما تمرکز او به‌طور خاص بر پاکسازی خطوط ساحلی است. او تخمین می‌زند که بیش از ۹۰درصد مقالاتی که بررسی کرده‌اند، صرفاً مبتنی بر کارهای آزمایشگاهی بوده و هنوز برای استفاده در محیط‌های واقعی آماده نشده‌اند.
آنطور که «مهر» در گزارشی نوشته؛ ویژگی‌های منحصربه‌فرد نانومواد می‌تواند به بهبود روش‌های مختلف پاکسازی کمک کند. این روش‌ها شامل عوامل شست‌وشوی سطحی، مواد پراکنده‌کننده، جاذب‌ها و زیست‌پالایی می‌شود. هر روش نقاط قوت و ضعف خود را دارد که می‌توان با استفاده از نانومواد آن‌ها را بهبود بخشید. به‌عنوان مثال، جایگزینی مواد فعال سطحی مصنوعی و حلال‌های آلی با نانومواد زیستی، نه‌تنها در حذف نفت بسیار مؤثر بوده، بلکه مواد سمی کمتری تولید می‌کند که می‌تواند به زیست‌توده‌های ساحلی آسیب برساند.
نانومواد مبتنی بر خاک رس می‌تواند ذرات نفت را در یک امولوسیون تثبیت کند که این امر منجربه ایجاد سطح بزرگتری برای رشد باکتری‌های نفت‌خوار شده و فرآیند حذف نفت را تسریع می‌کند. در جاذب‌هایی مانند آئروژل‌ها یا فوم‌ها، نانومواد می‌تواند با استفاده از سطح بزرگ و تعداد زیاد محل‌های جذب، حذف نفت از آب را از طریق جذب سطحی یا ترکیبی از این دو بهبود بخشد. در نهایت، آن‌ها می‌توانند برای تسریع زیست‌پالایی نیز استفاده شوند. زیست‌پالایی روشی است که در آن از میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه آلاینده‌های مضر مانند نفت به مواد کم‌ضرر یا بی‌ضرر استفاده می‌شود.
«بی»، برنده بورسیه تحصیلی وانیر کانادا در سال ۲۰۲۳، هشدار می‌دهد: «اگرچه این نتایج آزمایشگاهی امیدوارکننده هستند، اما باید احتیاط کنیم. ما باید استفاده از نانومواد پایدار و سازگار با محیط‌زیست را در اولویت قرار دهیم تا خطرات محیط‌زیستی را به حداقل برسانیم و اطمینان حاصل کنیم که فناوری نانو به‌طور مسئولانه‌ای در پاسخ به نشت نفت در مناطق ساحلی به کار گرفته می‌شود. همچنین باید آزمایش‌ها را گسترش دهیم تا اثربخشی این روش‌ها در آزمایش‌های میدانی اندازه‌گیری شود.»
به گفته چانجیانگ آن، استاد راهنمای «بی» و دانشیار گروه مهندسی عمران و محیط‌زیست، ظهور نانومواد به‌عنوان ابزاری برای پاکسازی نشت نفت در زمان بحرانی اتفاق افتاده است. او می‌گوید: «ما با چالش‌های جدیدی روبه‌رو هستیم، زیرا تهدید نشت نفت اکنون هم مناطق سنتی و هم مناطق جدید از جمله قطب شمال را تحت تأثیر قرار داده است. ما باید با دولت‌ها و بخش خصوصی همکاری کرده تا اطمینان حاصل کنیم که آن‌ها از این فناوری‌ها آگاه هستند و می‌توانند این مواد را در دستورالعمل‌های آینده پاکسازی خود بگنجانند.»

راه‌حل‌های دیگر عبور از آلودگی‌های نفتی
محصولات نفتی که وارد محیط‌زیست آبی می‌شوند، خیلی زود حالت ابتدایی خود را تغییر می‌دهند. در دریا، نفت می‌تواند در شکل‌های متفاوتی مثل فیلم‌های سطحی (ســطح صاف و صیقلی)، امولوسیون‌های آب در نفت و نفت در آب، توده‌ها و کلوخه‌های نفتی، به شکل محلول، توسط رسوبات کف و سوسپانسیون‌ها جذب شده یا تجمعاتی توسط ارگانیسم‌های آبی، حضور داشته باشد. در مورد محیط‌زیست سرد، تبخیر، انحلال و تجزیه نفت به‌شدت آهسته است. در شرایط زمستانی، آب سرد به شدت روی چگالی آب اثر می‌گذارد و باعث ضخامت زیاد و چسبندگی آن می‌شود و به تشکیل کلوخه‌های نفتی نیز کمک می‌کند.
راه‌حل‌های متعددی برای دست‌وپنجه نرم کردن با مشکل نشت نفت پیشنهاد شده است که شامل استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تجزیه نفت، ابزارهای مکانیکی مانند کفگیر مانند، پمپ‌ها، جداکننده‌های مکانیکی و غیره، مواد جاذب برای حذف نفت از آب از طریق جذب و استفاده از پخش‌کننده‌های شیمیایی مثل دترجنت‌ها هستند. روش‌های مدرن حذف آلودگی‌های نفتی با استفاده از کاربرد تکنیک‌ها بر پایه فناوری نانو برای تمیز کردن و پاکسازی آب تنها در چند سال اخیر توسعه یافته است. روش‌ها بر پایه فناوری نانو برای حذف آلودگی‌های نفتی و جداسازی از آب موضوع مهمی است. نشت‌های نفتی در طی استخراج، فرآوری و انتقال آن غیرقابل اجتناب است و می‌تواند منجربه تأثیرات بزرگ و متفاوت از آلودگی‌های کوچک خاک و آب دریا تا بلایای عظیم شود.

محصولات نفتی آلوده‌کننده دریا
صدها نوع ترکیب می‌توانند در نفت حضور داشته باشند. هر نوع نفت خام شامل ۲۰۰ تا ۳۰۰ نوع ترکیب مختلف است. حدود ۵۰-۹۸درصد از ترکیبات نفتی به هیدروکربن‌ها مربوط است که عمدتا آلکان‌ها (پارافین‌ها) (به شکل گاز، مایع یا جامد با سمّیت نسبتا پایین و زیست تخریب‌پذیر)، سیکلوآلکان‌های با ۵ تا ۶اتم کربن در هر حلقه (پایدار و با زیست تخریب‌پذیری کم)، ترکیبات آروماتیک (۲۰ تا ۴۰درصد نفت) مثل ترکیبات فرّار (بنزن، تولوئن، زایلن)، ترکیبات دوحلقه‌ای مثل نفتالن، ترکیبات سه‌حلقه‌ای (آنتراسین، فنانترن) و ترکیبات چندحلقه‌ای (پیرن) است. علاوه‌بر هیدروکربن‌ها، میزان ترکیبات سولفوری و اسیدهای چرب و ترکیبات نیتروژنی و نیز وانادیوم و نیکل به ۱۰درصد می‌رسد. در طی استخراج و فرآوری نفت به‌ویژه در مکان‌های تصادفی، مخلوط فازهای آب، نفت و مواد جامد تفکیک‌شده می‌تواند مشکلات جدی برای محیط‌زیست فراهم آورد.
براساس گزارش آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده، آلودگی‌های ناشی از نفت، شامل هیدروکربن‌های آلیفاتیک (متان) و آروماتیک (بنزن، تولوئن، اتیل بنزن، زایلن‌ها و ترکیبات آروماتیک چندحلقه‌ای)، مخلوط آن‌ها (سوخت‌های دیزلی)، سولفید هیدروژن، فلزات (کروم، سرب، جیوه، روی و غیره)، اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسید گوگرد و ترکیبات آلی فرار، اغلب، کارسینوژن‌های بالقوه، مواد انفجاری و مضر برای دستگاه تنفسی، قلب و سیستم عصبی مرکزی است. همچنین نشت گاز طبیعی، حفاری، فعالیت ماشین‌آلات 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.

وضعیت آلودگی نفتی خلیج فارس و دریای خزر
حداقل از ۶۰سال پیش، با افزایش قابل‌ملاحظه آلودگی محیط‌زیست به‌ویژه توسط مواد نفتی، جامعه جهانی و سازمان‌های بین‌المللی تلاش‌های بی‌سابقه‌ای را برای کاهش آلودگی محیط‌زیست آغاز کرده‌اند که نتیجه آن تنظیم ۲۰۰کنوانسیون بین‌المللی زیست‌محیطی است. منظور از آلودگی نفتی، آلوده‌شدن محیط‌زیست به مواد نفتی ناشی از اتفاقات یا سوانحی است که محیط‌زیست دریایی یا خطوط ساحلی یا منافع مربوط به یک یا چند کشور را مورد تهدید قرار می‌دهد. تاثیر آلودگی نفتی در منطقه دریایی خلیج‌فارس که بیش از ۴۰درصد ذخایر نفتی جهان را داراست و به‌عنوان یک دریای نیمه‌بسته به‌شمار می‌آید، بیشتر از سایر مراکز تولید نفت جهان است. در اثر ریزش مواد نفتی حاصل از اکتشافات و استخراج نفت در آب‌های خلیج‌فارس سالانه معادل یک‌میلیون و دویست‌هزار بشکه آلودگی نفتی ایجاد می‌شود. (روزانه ۳۳۰۰بشکه نفت). به همین دلیل است که آب‌های خلیج فارس با ۴۷برابر آلودگی بیشتر در مقایسه با آب‌های آزاد جهان نام آلوده‌ترین محیط‌زیست آبی را به خود اختصاص داده است.
از طرف دیگر، در دریای خزر نیز بیش از ۱۰۰۰حلقه چاه نفت و ۱۰۰سکوی نفتی عمدتا متعلق به جمهوری آذربایجان فعال هستند که آلودگی نفتی زیادی از حوضچه‌های نفتی آذربایجان وارد دریای خزر می‌شود. بنابر برآوردهای انجام‌شده در یک تحقیق پژوهشی مشاهده می‌شود که الزام شرکت‌ها و پیمانکاران بهره‌بردار به رعایت مقررات زیست‌محیطی و رفع آلودگی در کاهش آلودگی نفتی موثر بوده‌اند. در این راه هر دو بخش دولت و صنعت در کاهش خطرات مربوط به آلودگی‌های نفتی با وضع قوانین و آیین‌نامه‌های اجرایی نقش مهمی دارند. برنامه‌های اجرایی و حفاظتی در صنایع برای کاهش حوادث منجربه آلودگی‌های نفتی شامل برنامه‌های آموزش کامل برای خطرات مربوط به خطاهای انسانی است.

چالش بزرگ آلودگی برای دریاهای جهان
آلاینده‌‌های نفتی یکی از جدی‌‌ترین معضلات زیست‌محیطی هستند که آب‌‌های سطحی و زیرزمینی را تحت تاثیر قرار می‌دهند. این آلاینده‌ها می‌توانند از منابع مختلفی مانند نشت نفت از تانکرها، فعالیت‌های صنعتی، حوادث نفتی و تخلیه غیرقانونی مواد نفتی وارد آب‌ها شوند. آلاینده‌های نفتی نه‌تنها به محیط‌زیست آسیب می‌رسانند، بلکه می‌توانند به سلامت انسان‌ها و حیات‌وحش نیز ضرر برسانند. بنابراین، یافتن روش‌های موثر برای رفع آلاینده‌های نفتی از آب‌های آلوده و همچنین استفاده از پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی جهت از بین بردن آلودگی‌های آب، بسیار حائز اهمیت است.
حذف آلاینده‌های نفتی از آب‎ آلوده یکی از چالش‌های بزرگ زیست‌محیطی است که نیازمند استفاده از روش‌های متنوع و کارآمد است. هریک از روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی دارای مزایا و معایب خاص خود هستند و انتخاب روش مناسب بستگی به شرایط محیطی و نوع آلودگی دارد. با پیشرفت‌های تکنولوژیکی و تحقیقات بیشتر، انتظار می‌رود روش‌های جدید و کارآمدتری برای رفع آلودگی نفتی توسعه یابد که به حفاظت از محیط‌‌زیست و بهبود کیفیت آب‌های آلوده کمک کند.
یکی از مسائل بسیار مهم در آلودگی‌های نفتی تمرکز بر روش‌های جلوگیری از آلودگی نفتی، روش‌های کنترل و پاکسازی آلودگی نفتی است. سیستم یکپارچه شامل طرح‌های اقتضایی و مقابله با آلودگی‌های نفتی، می‌تواند باعث سرعت بخشیدن در مقابله با آلودگی‌های نفتی به‌طور مشخص شود و شدت اثرات سوء در رابطه با آلودگی‌های نفتی را کاهش دهد. هدف طرح اقتضایی و مقابله با آلودگی نفتی، هماهنگ‌سازی تمامی جنبه‌های مربوط به وقوع آلودگی نفتی است که این طرح شامل توقف جریان آلودگی نفتی، جمع‌آوری مواد نفتی و پاکسازی آلودگی نفتی است. بنابراین راه‌حل موثر در مقابله با آلودگی‌های نفتی، آماده‌سازی در برابر حوادث غیرمنتظره نفتی و توانایی انجام اقدام متقابل در سخت‌ترین شرایط است.

منبع: اقتصاد سرآمد