Likwidacja rozlewów olejowych metodami fizykochemicznymi (sorbenty, dyspergenty , spalanie)

2. Wykonanie: Anna Krysiak, gr. 43, Oceanotechnika Projekt z przedmiotu: Inżynieria Ochrony Środowiska Likwidacja rozlewów olejowych metodami fizykochemicznymi (sorbenty, dyspergenty, spalanie)

3. ROPA NAFTOWA • Ropa naftowa jest ciałem ciekłym żółtobrunatnym, zielonkawym lub czarnym. W jej skład wchodzą węglowodory, związki siarki, tlenu, azotu, wanadu, niklu i soli mineralnych. Dzieli się na ropę bezparafinową, parafinową, naftową i aromatyczną.. Drogą morską przewozi się 80% gatunków ropy występujących na świecie. Ropa jest podstawowym nośnikiem energii, otrzymuje się z niej tworzywa sztuczne, nawozy, farby, lakiery, barwniki, włókna syntetyczne, farmaceutyki, materiały wybuchowe, kosmetyki i inne.

4. Źródła zanieczyszczenia morza olejami • Do oceanu Światowego przedostaje się 5-11 mln t węglowodorów rocznie. 50 % zanieczyszczeń olejowych ponosi żegluga i eksploatacja podmorskich złóż ropy naftowej, z czego największy udział ma codzienne użytkowanie statków, które jest źródłem dużej liczby niewielkich rozlewów. 34% rozlewów olejowych powodują awarie urządzeń, 46% pomyłki ludzkie. Awarie na zbiornikowcach są częstym zjawiskiem, tylko 3-4% globalnej ilości węglowodorów wprowadzanych rocznie do oceanu światowego są źródłem wielkich rozlewów olejowych będące następstwem katastrof zbiornikowców. W miarę wzrostu wydobycia ropy naftowej spod dna morskiego narasta ilość rozlewów pochodzących z tego źródła, na ok. tysiąc dokonanych odwiertów przypada jeden duży, niekontrolowany wytrysk ropy naftowej.

5. Procentowy udział głównych źródeł zanieczyszczeń olejowych ze statków Rozdział 2, Art. 11,12,13 Konwencji MARPOL mówi o konieczności powiadomienia odpowiednich służb w przypadku wykrycia wycieku olejowego oraz zabezpieczenia ewentualnego wycieku.

6. SORBENTY • Sorbenty – materiały pochodzenia naturalnego i syntetycznego, organiczne i nieorganiczne, posiadające zdolność zatrzymywania olejów wewnątrz porów (absorpcja) lub na powierzchni (adsorpcja), bądź obie zdolności jednocześnie.

7. Zatrzymywanie olejów przez sorbenty przebiega 2 sposobami: • 1. Olej przylega do powierzchni materiałów bądź absorbowany jest do ich wnętrza warstwą monomolekularną • 2. Olej wiązany jest dzięki występującemu we włóknach materiału zjawisku kapilarnemu, polegającemu na wciąganiu cieczy do wnętrza wąskich rurek znajdujących się we włókienkach lub do wnętrza porów.

8. Skuteczność absorbowania oleju przez sorbenty: • Skuteczność absorbowania oleju przez daną substancję jest związana z właściwościami oleju, szczególnie jego lepkością. Jeżeli olej jest mieszaniną poszczególnych frakcji węglowodorów absorbowane przez sorbent są lżejsze frakcje, a cięższe pozostają w wodzie. Główną cechą jaką powinny posiadać sorbenty przeznaczone do zwalczania rozlewów olejowych , jest jak największa zdolność do zatrzymywania oleju, przy jednoczesnej niemożliwości zatrzymywania wody. Powinny to być materiały nietonące przez długi czas. Cechy tej nie muszą posiadać sorbenty używane przy brzegach morskich, rzecznych, jeziornych.

9. Podział sorbentów • 1. Sorbenty pływające : • Wełna szklana – plamy olejowe pokrywa się matami szklanymi do momentu nasiąknięcia, potem po wyciśnięciu stosuje się je powtórnie • Pumeks – plama pokrywana jest pumeksem w postaci granulek i ułamków, powierzchnia rozlewiska zabezpieczona jest zaporami aby uniemożliwić ruch pumeksu z zatrzymanym olejem • Wełna mineralna – używana w postaci mat, poduszek, taśm • 1. Naturalne: • Słoma zbożowa • Siano • Trzcina • Otręby zbożowe • Sieczka zbożowa • Zmielone kolby kukurydzy • Zmielone łupiny orzeszków ziemnych i innych • Trawa morska • Trociny • Sproszkowana kora drzewna • Janowiec • Wytłoczyny trzciny cukrowej • Wysuszone liście palmowe • Wysuszone liście drzew liściastych i igliwie • Torf surowy, wysuszony i zmielony Sorbenty pochodzenia nieorganicznego Sorbenty pochodzenia organiczngo

10. Podział sorbentów • 2. Sorbenty tonące: • Wermikulit – (materiał złożony z uwodnionego glinokrzemu, magnezu, żelaza i litu) likwidacja rozlewów na brzegu • Łupana mika (łuszczyki) –(hydroglinokrzemianówpotasu, magnezu i żelaza) do zbierania oleju stosowana jest w postaci rozdrobnionej • Popiół , Popiół wulkaniczny • Węglan wapnia – stosuje się do zbierania oleju wyrzuconego na brzeg, plama olejowa posypana nim ulega zeskorupieniu • Glina – sproszkowana zbiera rozlany olej z brzegu • Piasek – zbiera świeży olej wyrzucany na brzegach skalistych lub betonowych i kamiennych budowlach hydrotechnicznych • Diatomit – usuwa rozlewiska z powierzchni stałych, może być też stosowany do zatapiania płonącej plamy olejowej • Talk – zbiera olej z powierzchni stałych • Tlenek wapnia – zbiera olej z powierzchni stałych, rozsypany na plamie oleju ulega zeskorupieniu nie dopuszczając w ten sposób do rozprzestrzenienia się rozlewu • Zeolity – zbiera olej z powierzchni stałych • Cement – zbiera olej wyrzucony na brzeg, tworzy na plamie skorupę, uniemożliwiającą jej migrację poprzeczną i pionową • 2. Syntetyczne: • Pianki poliuretanowe • Pianki polieterowe • Pianki mocznikowo – formaldehydowe o różnych wymiarach porów • Włókna nylonowe • Włókna polietynolowe • Włókna polipropylenowe • Włókna poliestrowe • Włókna politereftalanowoetylowe Sorbenty pochodzenia nieorganicznego Sorbenty pochodzenia organiczngo

11. Stosowanie sorbentów Coraz częściej wykorzystywaną technologią stosowania syntetycznych sorbentów organicznych, jest rozpraszanie z przenośnych agregatów po powierzchni plamy olejowej rozpuszczalnych w acetonie związków ko polimerycznych np. kopolimer otrzymywany z chlorku winylu akrylo winylu, zdolny jest on do zatrzymania do 6 części wagowych oleju na 1 część wagową kopolimeru. Sorbenty naturalne wykazują większą zdolność utrzymywania się na wodzie, dlatego są używane do likwidacji rozlewów na wodzie. Można w sytuacjach szczególnych zastosować postrzępioną makulaturę, szmaty, skórzane wiórki.

12. Stosowanie sorbentów Sorbenty na morzu najlepiej zdają egzamin podczas likwidowania niewielkich rozlewów. 1. Na brzegu buduje się wały zaporowe z sorbentów sypkich, mat, poduszek lub zapór

13. Stosowanie sorbentów • 2. Na wodach strefy przybrzeżnej i akwenach osłoniętych plamę olejową obsypuje się sypkim sorbentem, traci ona wtedy zdolność do dowolnego rozprzestrzeniania się i można ją skierować na obszar , gdzie zostanie zebrana.

14. Stosowanie sorbentów • 3.Sorbenty w postaci mat, taśm, poduszek i zapór rozkłada się na powierzchni plamy.

15. Stosowanie sorbentów • 4. Zapory sorpcyjne ograniczają powierzchnie rozlewiska i jednocześnie wchłaniają olej.

16. DYSPERGENTY • Dyspergenty – środki powierzchniowo czynne, posiadające zdolność rozpraszania plam olejowych. Pływająca na morzu plama olejowa potraktowana dyspergentem, a następnie wymieszana śrubą okrętową lub trałem zostaje rozbita na wielką ilość drobinek. Rozproszona plama nie stanowi już problemu na powierzchni, zaś rozproszone drobinki poddane zostają procesowi degradacji środowiskowej w tempie wielokrotnie szybszym niż zwarta plama. Dyspergowanie jest dosyć skuteczną metodą likwidacji rozlewów, jednak dyspergenty stanowią także zagrożenie toksyczne dla środowiska.

17. Rodzaje dyspergentów

18. Zalety dyspergentów • 2 razy większa szybkość biodegradacji środowiskowej rozproszonej plamy • Zlikwidowana zostaje wartswa oleju bezpośrednio niszcząca organizmy morskie i pośrednio ograniczająca biologiczną produkcję wskutek zatrzymywania promieniowania słonecznego oraz zakłócenia wymiany tlenowej między morzem a atmosferą • Rozproszona plama nie zagraża długotrwałym skażeniem brzegom morskim • Zmniejszone zostaje ryzyko zaistnienia pożaru • Zapobiega się przekształceniu świeżego oleju w formy smoliste lub emulsję, postacie trwałe i bardzo szkodliwe dla środowiska • Rozpraszanie oleju może być przeprowadzone w warunkach, gdy nie można zastosować metod zbierania mechanicznego, sorpcji czy spalania • Zmniejszona zostaje przyczepność olejów do budowli hydrotechnicznych, statków, roślinności nadbrzeżnej

19. Wady dyspergentów • Są to substancje chemiczne o mniejszym lub większym oddziaływaniu toksycznym na żywe organizmy • Wymagają przestrzegania przez personel , obsługujący agregaty rozpraszające zaleceń określonych w instrukcjach użytkowania dyspergentów • Mają określony okres ważności • Stosowanie ich wymaga rozbudowanego zaplecza, specjalistycznego ekwipunku, wysokokwalifikowanych kadr, zaplecza naukowo – badawczego • Jednostki pływające mogą rozpraszać dyspergenty przy stanie morza nie powodującym przechyłów bocznych większych od 15 o • obszary potraktowane dyspergentami muszą być pod wieloletnią kontrolą ekologów

20. Spalanie oleju na morzu • Ropa i duża część produktów naftowych poza składnikami łatwopalnymi składa się również z frakcji nielotnych i trudnopalnych. Podpalenie rozlanego oleju musi nastąpić w miarę szybko od momentu zaistnienia wypadku. Olej znajdujący się dłużej niż dobę na powierzchni morza pozbawiony jest najbardziej lotnych i najłatwiej zapalających się frakcji. W miarę upływu czasu powierzchnia rozlewu rośnie, a grubość jego warstwy maleje. Rozpoczyna się proces emulsyfikacjioelju. Podpalenie plamy o grubości mniejszej od 2,5 mm staje się praktycznie niewykonalne. • Rozdział 2, Art. 9a, Konwencji MARPOL mówi o zakazie spalania odpadów innych niż powstałych z normalnej eksploatacji statków • Rozdział 2, Art. 10a i 10b, Konwencji MARPOL mówi o kontroli statków przewożących ładunki niebezpieczne

21. Sposób podpalania oleju • Rozlany olej podpala się rzadko i wspomaga się ten proces poprzez rozrzucanie po powierzchni rozlewu substancji inicjujących i podtrzymujących palenie. Są to głównie zapalające się w kontakcie z wodą kawałki sodu i karbidu tworzącego w reakcji z wodą acetylen i tlenek wapnia ( acetylen zapala się natychmiast wskutek wytworzenia się wysokiej temperatury reakcji). Palenie podtrzymywane jest trocinami nasyconymi łatwopalnymi olejami, strzępkami bawełny, pyłem magnezowym, napalmem. Substancje inicjujące i podtrzymujące palenie rozrzuca się z samolotów i helikopterów, gdyż przeprowadzanie tej operacji ze statków stanowi śmiertelne niebezpieczeństwo dla załóg.

22. Następstwa spalania • Nastepstwem spalania oleju jest wtórne zanieczyszczenie wód morskich i atmosfery pozostałościami nie spalonych frakcji oraz dymem, zawierającym duże ilości związków toksycznych. Spalania przeprowadzone na miejscach rozlewów pozostawiają nawet 70% nie spalonej masy wyjściowej.

23. Zastosowanie spalania • Zbiornikowce, które uległy katastrofom w pobliżu wybrzeży, a z których nie ma możliwości odpompowania zawartej w zbiornikach ropy lub produktów naftowych , są często z premedytacją podpalane przez służby ochrony środowiska. Znajdująca się w zbiornikach ropa płonie na ograniczonej powierzchni, nie rozlewa się na zewnątrz, a wytwarzające się ciepło służy częściowo do podgrzewania niepalącej się jeszcze pozostałości. W tych warunkach możliwe jest spalenie nawet 97% zawartości zbiorników ( zbiorniki muszą być odsłonięte od góry, rozbija się pokład ładunkami wybuchowymi lub bombarduje z powietrza). • Spalanie oleju na morzu należy traktować jako metodę, która może być stosowana tylko w ostateczności, kiedy inne środki okazują się zawodne lub niemożliwe do zastosowania. W sytuacji kiedy rozlew może spowodować olbrzymie straty w życiu morza, gospodarcze i społeczne , najlepiej jeżeli zostanie spalony w źródle wypływu, tj. w zbiornikowcu.

24. Zapobieganie rozlewom olejowym na morzu (MARPOL) Książka zapisów olejowych Każdy zbiornikowiec olejowy o pojemności brutto 150 i większej oraz każdy inny statek o pojemności brutto 400 i większej powinien być wyposażony w Książkę zapisów olejowych – część I (Operacje w siłowni). Każdy zbiornikowiec o pojemności brutto 150 lub większej powinien dodatkowo posiadać część II tej Książki (Operacje ładunkowe i balastowe). Międzynarodowa konwencja o zapobieganiu zanieczyszczaniu morza przez statki, (MARPOL 73/78), Załącznik I, Prawidło 20 • Według konwencji MARPOL, rozdział 2, art.7,8, statek poddawany jest inspekcjom w celu przestrzegania przez statek wymagań zapobiegających rozlewom olejowym.

25. Zapobieganie rozlewom olejowym na morzu (MARPOL) Okrętowy plan zapobiegania rozlewom olejowym Każdy zbiornikowiec olejowy o pojemności brutto 150 i większej oraz każdy inny statek o pojemności brutto 400 i większej powinien posiadać na burcie Okrętowy plan zapobiegania rozlewom olejowym zatwierdzony przez Administrację. Międzynarodowa konwencja o zapobieganiu zanieczyszczaniu morza przez statki, (MARPOL 73/78), Załącznik I, Prawidło 26

26. Okrętowy plan zapobiegania rozlewom olejowym • Plan ten obejmuje następujące zagadnienia: • 1) analiza obliczeń statecznościowych i wytrzymałości kadłuba statku w różnych stanach załadowania i w różnych wariantach uszkodzeń • 2) wejście na mieliznę • 3) pożar / eksplozja • 4) kolizja • 5) uszkodzenie kadłuba • 6) nadmierny przechył • 7) lista adresów kontaktowych - najbliższe państwa • 8) wyznaczenie osoby kontaktowej (oficer dyżurny PLO) • 9) kontakt z biurem konsultingowym

27. Katastrofa w Zatoce Meksykańskiej 20.04.2010 r. • Eksplozja na platformie wiertniczej Deepwater Horizon w Zatoce Meksykańskiej

28. Katastrofa w Zatoce Meksykańskiej 20.04.2010 r. • Plama ropy zbliża się do wybrzeża Luizjany, trwają prace przy budowie sztucznych tam powstrzymujących ropę Obszarów morskich zgodnie z konwencja Marpoldziela sie na: 1) obszary specjalne: Bałtyk, Morze Północne, Morze Czarne, Morze Śródziemne,      Morze Czerwone, Zatoka Perska, Obszar Zatoki koło Adenu, Karaiby, Zatoka     Meksykańska, Obszar Antarktyki powyżej 60 S. 2) pozostałe.

29. Dziękuję za uwagę!!!!