石油泄漏清理

2010年4月20日对“深水地平线”钻井平台拼写灾难。随钻到一个有前途的石油以及美国路易斯安那州海岸的高压突然破裂的甲烷上升管道和爆炸。火焰吞没了平台,11名机组人员全部遇难。两天后,钻井平台沉没,导致油井泄漏原油1600米。在接下来的5个月,2.1亿加仑的原油流入墨西哥湾的——历史上最大的海上石油泄漏事件。

渴望控制浮油蔓延,BP深水地平线运营商分布超过4000公里的浮动的繁荣,将一些在整个岛屿。数以百计的除油船船只被动员勺油。整个岛屿被构造来保护路易斯安那州的海岸线。此举仍然有争议的这一天,英国石油公司也购买了世界上三分之一的供应的分散剂Corexit 771000加仑。被直接应用在破碎的井口。

以上是乙二醇醚表面活性剂的混合物,山梨醇乳化剂,丙二醇,光石油馏分油。它打破了石油成小液滴,打算帮助自然食油细菌分解碳氢化合物。但是科学家们很快就开始发现,分散剂可能弊大于利。“(分散剂)只有隐藏问题,”史蒂文Pedigo说,首席执行官生物修复产品生产商国际溢油吃。直言不讳地反对分散剂,Pedigo指责美国环境保护署违反水污染法律批准分散剂解决BP原油泄漏。”(以上),这使得它值得被可怕的声誉。”

分散油,2014年的一项研究发现,在金枪鱼导致心脏问题。¹某些浮游生物物种,Corexit-oil混合毒性比物质52倍,另一项研究的结论。²分散剂甚至可能导致有害藻华杀死——有毒赤潮的生物以藻类为食。³然而,其他实验未表现出不良对微生物的影响。2017年的一项调查得出的结论是,从深水的浮油分散剂减少有害排放。这是一个非常困难的科学领域,科学历史学家说伊恩•斯图尔特大学国王学院在新斯科舍,加拿大。”的原因有这么多争议,很难模型复杂,大规模生态系统在实验室”。

的解决方案

尽管争议分散剂,科学家评估以上使用“深水地平线”事故中一致认为,应该继续下去。这是唯一的方法去减少已经灾难性的环境后果。

的行业使用分散剂,我们可以提供一个更少的有毒,”化学工程师说Norma Alcantar在美国南佛罗里达大学的。她的团队已经开发出一种分散剂仙人掌提取物可与以上竞争的有效性,但本质上是无毒的。Alcantar的研究从一个故事开始从她的祖母。她告诉Alcantar传统的墨西哥使用胶的方法从水中除去沉积物物质里面的仙人掌。原来的仙人球仙人掌粘液也可以去除细菌、重金属和石油从水中。⁴

干的粘液可以存储为粉-包含超过40两亲性糖的结合。“我们发现了其中的一些:阿拉伯糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、“Alcantar说。只是结合这四个糖还没有分散剂。”在某种程度上只出现在小的其他糖浓度扮演一个角色,“Alcantar解释道。与浮游生物毒性试验证实,仙人掌分散剂,与Corexit,并不影响他们。

Alcantar认为商业化种植仙人掌是可行的。植物生长迅速,需要很少的水。我们认为它很可持续的,因为它生长在荒凉的环境中其他作物不增长,”她说。然而,化合物由自然资源可以是一个艰难的销售如果有便宜,工厂预制产品在市场上。这是一个经济问题。你必须有东西可以生产超高速或有相对较长的保质期。前者是不容易如果天然提取物,”说南希·金纳沿海响应研究中心主任和新罕布什尔大学的一位环境工程师,我们。

三个半周后你不能告诉曾经有泄漏

但即使是最是良性的分散剂不会改变油的化学成分——一个壮举Pedigo说他酶公式可以实现。食油混合包含生物表面活性剂-鼠李糖脂等两亲性化合物分解浮油,以及156种不同的细菌酶浓缩版的油。添加营养然后加速增长的土著微生物碳氢化合物转化为二氧化碳和水。550000升泄漏在尼日利亚,涂布18公里的海岸线被证明是一个理想的试验场Pedigo酶的公式。“三个半周后你不能告诉曾经有泄漏,”他说。

然而,依靠生物修复方法常常纠结于一些最有毒的石油组件:多环芳烃(多环芳烃)。许多多环芳烃都有毒,致癌、致畸胎或以上。细菌迅速分解小,水溶性化合物napththalene一样,但更大的多环芳烃苯并[一个]芘可以几十年消失。这就是为什么研究人员希望找到一种方式完全除去环境中的石油。

清理这个烂摊子

“事实是,绝大多数的石油溢出的从来没有得到清理,”说赛斯达林来自美国阿贡国家实验室。2010年8月,四个月在墨西哥湾灾难性的井喷之后,只有大约25%的石油已经恢复。另外的75%仍在海洋,分散液滴,浮动tarball或埋在泥沙。

2010年11月,近7000个大型海洋动物包括鸟类、海龟和海豚已经死亡。科学家预测隐藏的影响较小的生物像鱼,浮游生物和深海珊瑚更大。持久的多环芳烃继续肆虐的生态系统:毒素是肿瘤生长的可能的原因和先天性缺陷仍然像失踪的眼睛中看到鱼和虾年后漏油。⁵

材料由亲爱的,他的同事Jeffrey拦和他们的团队可能有一天能够清除浮像海绵厨房;⁶虽然不像普通海绵,它不占用任何水。的想法Oleosponge是它可以清理表面浮油在不浪费的原则,因为你可以收集和恢复石油然后重用海绵,”达林解释说。”,它提供了第一个方案我们知道实际清理石油的水柱。

他们的发现是偶然。团队使用化学蒸汽沉积与氧化铝外套薄的聚合物层,使电影更健壮的光刻-蚀刻微尺度模式到表面微芯片。尝试这个化学蒸汽渗透在一大块聚氨酯泡沫——而不是一个薄膜给团队创建一个海绵吸油的想法。

首先治疗泡沫trimethylaluminum和水蒸气覆盖所有的内部和外部的表面10纳米氧化铝层。到这一层,研究人员然后锚亲脂的triethoxysilane (3-aminopropyl)。诀窍是让[石油]键,其强烈程度足以使你可以拉出来的水,但仍未强劲到永久保持(海绵),”埃兰说。硅烷和碳氢化合物分子之间的范德华力举行第一次启动油层。石油的疏水性然后休息,内部填充海绵的整个体积。

我们正兴奋时,海绵表现得很棒

经过许多实验室测试中,达林和拦决定是时候把海绵测试在真实的场景中,在国家南部的石油泄漏响应研究机构纽约。但从实验室规模二百万加仑户外盐水罐不是直截了当的,研究人员承认。海绵一直是1英寸立方体,但他们需要10000人的大规模测试。因为连续的方式渗透合成时,你不能仅仅扩大不改变任何东西,”达林说。通过试验和错误我们必须学习什么条件会工作更大的批次。

亲爱的记得的有一些担忧进入这些测试,它不会工作。小规模的实验室测试通常把扭曲的风险结果,解释了达瑞尔麦克马洪加拿大的远程能源安全技术协作和倡导新的泄漏清理技术。表面张力,他解释说,意味着石油在小容器的行为不同。我们激动当(海绵)表现得很棒,”达林说。不仅是能拉出不同类型的原油——一个从阿拉斯加北坡,一个来自墨西哥湾的——它甚至从事柴油、精炼石油包含分子8 - 21个碳原子。

我们有一个很大的兴趣从公司想使用和评估,但也想制造的公司,“拦了。我认为[Oleosponge]有很多承诺,但目前许多年商业可用性,”麦克马洪说。

假毛

“他们很有意思的,”说•Holscher在德国卡尔斯鲁厄理工学院的植物,激发不同的吸油材料。”在水中他们开发这个银色光泽的树叶,如果你把他们从水里立即又干。“Holscher和他的团队发现,超疏水漂浮的蕨类植物的叶子Salvinia可以制作成生物油的海绵。⁷

虽然有其他超疏水植物如莲花,他们通常不会吸收油。但Salvinia树叶覆盖着细小毛发。这之间的空间用于吸油的头发,“解释道克劳迪娅Zeiger前Holscher博士研究员的团队。的干叶子可以廉价石油吸附剂。”Salvinia是一种害虫植物在许多地区,这是一个双赢的局面,”她说。路易斯安那州西北部,植物已成为公害,堵塞休闲湖泊。“唯一的问题是,叶子的背面不是超疏水干燥的时候,它也会吸收水分,”她说。水白菜水浮莲可能是一个更好的选择:它的叶子是亲油的两边。

该团队制造了一个人工的版本nanofur按激烈的粗糙的钢板为聚碳酸酯薄膜。融化的聚合物表面形成毛发状纳米结构钢板时收回。虽然人工nanofur不是很有效地清除石油工厂,扩大其生产应简单,Holscher认为。然而,我们还没有拿到一个工业伙伴真正让这个项目开始,”他说。

通过技术进步

所有新技术的问题是石油泄漏是一种低概率事件,金纳说。“需要钱(创建新技术),并不是一个真正的巨大需求。重要的是是否这些设备是一个实用的改进。它可以治疗高流量?的东西很容易被部署吗?它是不容易犯规吗?”她说。处理事故不是石油行业的收入来源,”Stewart表示赞同。

最大的挑战之一是,有很多不同类型的石油——从非常光凝原油重沉在水里,”麦克马洪说。“第一反应者常常不知道他们会发现什么。“这属实在桑吉油轮事故2018年1月-反应者的令人沮丧的经历。冷凝的油轮载有4000万加仑——短的碳氢化合物,如戊烷和己烷-当它与另一艘船相撞。山崎着火了,32名船员全部遇难和释放货物进入东海。

处理事故并不是石油行业的收入来源

这是第一次这样大量的冷凝水被释放。冷凝液比重质原油更容易挥发,和它的一些组件是水溶性的。清洁技术发展较重的油是无用的。这些泄漏时往往有问题暴露的工人或吸气式的海洋哺乳动物,“金纳说。即使监控冷凝的传播被证明是具有挑战性的,因为它不形成闪闪发光薄膜。

“当然,在一个理想世界中,我们不会有任何泄漏,“Alcantar说。但与大多数技术仍然依赖于石油,泄漏将——至少现在仍经常发生。2018年4月,美国政府制定了石油勘探计划在阿拉斯加的野生动物保护区——此举担心居民和环保组织。虽然有争议,这种情况下,斯图尔特说,“创建一个完美风暴的政治、社会、环境和经济动机的研究人员和公司提出他们的想法后清理事故。

然而,它是不确定的,如果有什么想法会变成完全成熟的技术在未来泄漏。目前,机械去除和分散剂仍将是去浮时处理方法。我认为石油行业将不惜任何代价避免尝试任何新技术,“Restco的麦克马洪说。“我真的希望我们可以改变这种状况。”

文章修改2018年6月05纠正伊恩斯图尔特的归属