Τίτλος παρουσίασης: Προδιαγραφές και Διαδικασίες Ελέγχου και Πιστοποίησης Αντιρρυπαντικών Υλικών (Απορροφητικά Υλικά, Χηµικά Διασκορπιστικά)

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΚΑΙ ΛΙΠΑΝΤΙΚΩΝ Τίτλος παρουσίασης: Προδιαγραφές και Διαδικασίες Ελέγχου και Πιστοποίησης Αντιρρυπαντικών Υλικών (Απορροφητικά Υλικά, Χηµικά Διασκορπιστικά) Δέσποινα Χείλαρη Δρ. Χημικός Μηχανικός Ζαννίκος Φανούριος Καθηγητής Ε.Μ.Π. Αθήνα, Φεβρουάριος 2018

2 Ενότητες Παρουσίασης: Μέθοδοι Διαχείρισης Ρύπανσης από Πετρελαιοειδή Χαρακτηριστικά Υλικών Ρόφησης (sorbents) Μέθοδοι Ελέγχου Χαρακτηριστικά Χημικών Διασκορπιστικών Μέθοδοι Ελέγχου Αποτελεσματικότητας Χημικών Διασκορπιστικών Ουσιών

3 Μέθοδος Καταπολέμησης Κηλίδων από Πετρελαιοειδή: Εγκλωβισμός της πετρελαιοκηλίδας με πλωτά φράγματα (Υ.Α. 3221/1999 ΦΕΚ 76Β) και περισυλλογή του πετρελαίου με μηχανικά μέσα. Τοποθέτηση πλωτών φραγμάτων για την αποτροπή προσβολής ευαίσθητων θαλάσσιων περιοχών και ακτών. Χρήση χημικών διασκορπιστικών ουσιών (ΧΔΟ) (Κ.Υ.Α. 5219/Φ/2000 ΦΕΚ 455/Β) Χρήση απορροφητικών ουσιών (Κ.Υ.Α /1997) Μηχανική διασπορά της κηλίδας, σε περιπτώσεις που δεν απαιτείται καταπολέμηση. Φυσική αυτοδιάλυση της κηλίδας, σε περιπτώσεις που δεν απαιτείται επέμβαση. Καθαρισμός της ρυπανθείσας ακτογραμμής με διάφορα μηχανικά ή χειρωνακτικά μέσα.

4 Μέθοδοι Αντιμετώπισης Πετρελαιοκηλίδων: Πλωτά Φράγματα και Διατάξεις Άντλησης - Skimmers Προβλήματα Χρήσης : Διασκορπισμός πετρελαίου λόγω έντονου κυματισμού της θάλασσας Τα σκάφη και τα φράγματα αναπτύσσονται αργά Δύσκολος Συντονισμός Σκαφών Χημικά Διασκορπιστικά (chemical dispersants) Απομάκρυνση πετρελαίου απο την επιφάνεια του νερού, Αύξηση της βιοαποδόμησης Προστασία πτηνών, ευαίσθητων περιοχών και ακτών Επιτόπου Καύση (in-situ burning) Ελεγχόμενη καύση πετρελαίου στο σημείο της εκροής του στη θάλασσα Μηχανική Μέθοδος - Skimmers

5 Μέθοδοι Αντιμετώπισης Πετρελαιοκηλίδων: Βιοαποκατάσταση (bioremediation) Ενισχύει τη φυσική διεργασία διάσπασης του πετρελαίου από τους μικροοργανισμούς (βιοδιάσπαση). Η ενίσχυση αυτή γίνεται με τη χρήση διασκορπιστικών και θρεπτικών συστατικών. Υλικά Ρόφησης (sorbents) Δρούν έλκοντας περισσότερο το πετρέλαιο σε σύγκριση με το νερό. (adsorption, absorption). Ανάλογα την πρώτη ύλη κατασκευής τους: κατεργασμένα φυτικά (Natural Organic Sorbents) κατεργασμένα ορυκτά (Mineral Sorbents), συνθετικά - πολυμερή (Synthetic Sorbents) Ανάλογα με τη μορφή τους Χημική Μέθοδος Chemical Dispersants

6 Μέθοδοι Διαχείρισης Ρύπανσης από Πετρελαιοειδή Μέθοδος Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Υψηλό Κόστος Σύνθετος Εξοπλισμός Περιβαλλοντικά Φιλική Ευαισθησία στις Καιρικές Μηχανικός Διαχωρισμός Υψηλή Απόδοση Συνθήκες Μικρός Χρόνος Εφαρμογής ( Window of Opportunity ) Περιορισμένο Κόστος Τοξικότητα των Αποδοτική Μέθοδος σε Χρησιποιούμενων Υλικών οποιεσδήποτε Καιρικές Δεν Εξαφανίζει το Χημικά Διασκορπιστικά Συνθήκες Πετρέλαιο Επιτόπια Καύση Υψηλός Βαθμός Απόδοσης Περιορισμένο Κόστος Περιοριεμένη εφαρμοσιμότητα Απαιτεί Άμεση Εφαρμογή Προκαλεί Καυσαέρια

7 Χαρακτηριστικά Υλικών Ρόφησης (sorbents) Μέθοδοι Ελέγχου Τα απορροφητικά υλικά πρέπει να έχουν τα ακόλουθα: Κατάλληλα για ανάκτηση πετρελαιοειδών ουσιών μέσω της απορρόφησης ή/και προσρόφησης (ASTM F ), (ΦΕΚ 951) Υδρόφοβα Να μην είναι ευφλεκτα (ASTM F ) Να μην είναι τοξικά ή διαβρωτικά Να έχουν μικρό ποσοστό τέφρας Να μην βυθίζονται στο νερό Να παρουσιάζουν αντοχή στην υγρασία και στη μακροχρόνια αποθήκευση

8 Χαρακτηριστικά Χημικών Διασκορπιστικών Χημική Σύσταση Διασκορπιστικών : Επιφανειοδραστικές ουσίες Διαλύτες Αρχή Λειτουργίας : Οι διαλύτες βοηθούν στην διείσδυση των επιφανειοδραστικών ουσιών μέσα στον όγκο του πετρελαίου Οι επιφανειοδραστικές ουσίες δρουν σαν «γέφυρα» μεταξύ νερού και πετρελαίου Γενιές Χημικών Διασκορπιστικών : 1 η : Διαλύτες οι οποίοι χρησιμοποιούνταν για τον καθαρισμό οχημάτων από λάδια και λιπαντικά λίπη (γράσα). 2 η : Μειωμένη περιεκτικότητα σε αρωματικά προκειμένου να μειωθεί η τοξικότητα τους. Μειονέκτημα ή απαιτούμενη ποσότητα. 3 η : Αυξημένη περιεκτικότητα σε τασιενεργές ουσίες σε ποσοστό 50% και υψηλό ιξώδες. Δυσκολία ψεκασμού ή οποία διευκολύνεται με αραίωση με θαλασσινό νερό σε αναλογία 1:10.

9 Πολιτικές Χρήσης ΧΔΟ Στη Φινλανδία, την Πορτογαλία, τη Σλοβενία και τη Σουηδία, δεν υπάρχει μέθοδος έγκρισης αποτελεσματικότητας χημικών διασκορπιστικών ουσιών επειδή απαγορεύεται η χρήση τους ή επειδή θεωρείται ότι δεν είναι αποτελεσματικός τρόπος αντιμετώπισης πετρελαιοκηλίδας. Οι χώρες Βέλγιο, Δανία, Γερμανία, Ιρλανδία, και η Πολωνία, χρησιμοποιούν χημικές διασκορπιστικές ουσίες και θεωρούν ως αποδεκτές ουσίες αυτές που έχουν εγκριθεί σε άλλες χώρες της ΕΕ. Η Κύπρος, η Γαλλία, η Ελλάδα, η Μάλτα, η Νορβηγία, η Ισπανία και το Ηνωμένο Βασίλειο διαθέτουν συστήματα δοκιμών για έλεγχο της τοξικότητας και αποτελεσματικότητας των διασκορπιστικών ουσιών ( π.χ. Η Ελλάδα και η Αγγλία χρησιμοποιούν την μέθοδο WSL ενώ η Γαλλία και η Νορβηγία την IFP ). Μέθοδοι Ελέγχου Αποτελεσματικότητας : Warren Spring Laboratory (WSL) test Γαλλικό Ινστιτούτο Πετρελαίου (Institute Francais du Petrole test IFP) Mackay-Nadeau-Steelman (MNS) test Το Γενικό Χημείο του κράτους σε συνεργασία με το Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών διεξάγουν πειράματα για την αποτελεσματικότητα και την τοξικότητα των διασκορπιστικών ουσιών ώστε να εγκρίνουν τη χρήση τους στα Ελληνικά θαλάσσια ύδατα. (ΦΕΚ 455/Β)

10 Μέθοδοι Ελέγχου Αποτελεσματικότητας Χημικών Διασκορπιστικών Ουσιών Τύπος Warren Spring Laboratory WSL (Ελλάδα) Lab-scale Test Method Εξετάζει δύο τύπους καυσίμου: 500mPas και 2000 mpas στους 10 C Θαλασσινό νερό (250ml) και καύσιμο (~5g) βρίσκονται σε διαχωριστική χωάνη των 500ml, όπου η διασκορπιστική ουσία (0,2ml) προστίθεται στάγδην (κέντρο πετρελαιοκηλίδας) Ακολουθεί ανάδευση της διαχωριστικής χοάνης για 2 sec σε γωνία 90 μοιρών ως προς το διαμήκη άξονά της, στα 33±1 rpm, στους 10 C Το γαλάκτωμα πετρέλαιο-νερό αφήνεται να ηρεμήσει για 2min και λαμβάνεται δείγμα (50ml) Το καύσιμο συλλέγεται με χλωροφόρμιο και ποσοτικοποιείται με χρήση UV-Vis στα 580nm. Μέθοδος Institute Francais du Petrole (IFP) test (Γαλλία, Νορβηγία) Πραγματοποιείται σε δεξαμενή με συνεχή παροχή θαλασσινού νερού Εξετάζει ένα μείγμα Crude Oil και Fuel Oil με δυναμικό ιξώδες 1000 mpas στους 10 C Το καύσιμο είναι περιορισμένο σε δακτύλιο στην επιφάνεια της δεξαμενής μέχρι την προσθήκη της διασκορπιστικής ουσίας. Ακολουθεί ανάδευση μέχρι το διασκορπισμό του δείγματος Λαμβάνεται δείγμα από τον πυθμένα της δεξαμενής Προσδιορισμός συγκέντρωσης καυσίμου Μέθοδος Mackay-Nadeau-Steelman (MNS) test Πραγματοποιείται σε γυάλινη δεξαμενή που βρίσκεται σε λουτρό ελεγχόμενης θερμοκρασίας (0-2 C). Το καύσιμο μαζί με το διασκορπιστικό εισάγονται στο δοχείο Παρέχεται αέρας στο σύστημα ώστε να δημιουργηθεί ο απαιτούμενος κυματισμός Ακολουθεί ανάδευση για 10min Λαμβάνεται 1 ο δείγμα με συνεχόμενη παροχή αέρα Λαμβάνεται 2 ο δείγμα 5 min μετά τη διακοπή της παροχής αέρα

11 Σχολιασμός Μεθόδων Δοκιμής Μέθοδος Warren Spring Laboratory WSL (Ελλάδα, Αγγλία) 1.Γρήγορη και άμεση μέθοδος 2.Έντονη ανάδευση - Απέχει από τις πραγματικές συνθήκες 3.Υψηλό ποσοστό ελαίου/ νερό (oil to water ratio) (Wall effect / Coalescence) 4.DOR= 1/25 5.Η ανάδευση πραγματοποιείται σε περιορισμένο χώρο (Wall Effects). 6.Στατική μέθοδος δειγματοληψίας Μέθοδος Institute Francais du Petrole (IFP) test (Γαλλία, Νορβηγία) 1.Αντιπροσωπεύει τις πραγματικές συνθήκες 2.Χαμηλό ποσοστό ελαίου/νερό (oil to water ratio) 3.Δυναμική Δειγματολειψία Μέθοδος Mackay-Nadeau-Steelman (MNS) test 1.Χρησιμοποιείται αέρας για ανάδευση προσομοιάζοντας τις πραγματικές συνθήκες 2.Παρέχεται ενδιάμεση ενέργεια για τη διάλυση της πετρελαιοκηλίδας

12 Ελληνική Νομοθεσία : Χημικές Διασκορπιστικές Ουσίες 3 ης Γενιάς % Αποτελεσματικότητα= (Βάρος πετρελαίου σε 50ml δείγματος γαλακτώματος πετρελαίου-θαλασσινού νερού) * 500/ Αρχικό βάρος πετρελαίου δοκιμής

13 Προβλήματα Μεθόδου Τύπου Warren Spring Laboratory Heavy Viscosity Oil (Wall Effect) Light Viscosity Oil (Resurfacing) Undispersed Mazut

14 Δραστηριότητες Ε.Τε.Κ.Λ. Στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίµων και Λιπαντικών (Ε.Τε.Κ.Λ.) πραγµατοποιείται έλεγχος φυσικοχηµικών ιδιοτήτων, αξιολόγηση της αποτελεσµατικότητας και πιστοποίηση χηµικών διασκορπιστικών ουσιών (ΦΕΚ 455/Β) όπως και εµπορικών απορροφητικών υλικών (προσδιορισμός απορροφητικής ικανότητας, βαθμού ανάκτησης και έλεγχος τοξικότητας απορροφητικoύ υλικoύ όπως και αναφλεξιμότητας απορροφητικών υλικών, (ASTM F , ΦΕΚ 951 ) και (ASTM F ) αντιστοίχως όπου και εκδίδονται οι αναγκαίες πιστοποιήσεις. Σε ερευνητικό επίπεδο, µελετώνται οι δυνατότητες αξιοποίησης εναλλακτικών υλικών όπως εγχώρια φυτικά παραπροϊόντα που συνδυάζουν τις ιδιότητες των απορροφητικών µε την διαθεσιµότητα και τα οικολογικά χαρακτηριστικά. Για την αποτελεσµατικότητα, τον βαθµό ανάκτησης και την µη αναφλεξιµότητα απορροφητικών υλικών εφαρµόζεται το πρότυπο ASTM F726 βάσει του οποίου εκδίδονται οι αναγκαίες πιστοποιήσεις.

15 Ευχαριστώ Πολύ