Plazma zlikwiduje plamy ropy naftowej z powierzchni wody

fot. hakonthingstad/CC/Flickr

Nad urządzeniem, które za pomocą plazmy usuwać będzie plamy ropy naftowej z powierzchni wody, pracuje międzynarodowy zespół, w którym uczestniczą polscy naukowcy. Będzie to pierwszy takiego typu rozwiązanie na świecie. Nad wynalazkiem pracują w ramach projektu PlasTEP ("Plasma for Environment Protection") polscy naukowcy z Instytutu Maszyn Przemysłowych PAN (IMP PAN) oraz z Wydziału Elektrycznego Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technicznego w Szczecinie wspólnie z naukowcami z instytucji badawczych w Niemczech i Finlandii.

Urządzenie, które budują będzie przypominało małą (ok. 1,5 x 2m) tratwę ratunkową, która unosić się będzie na powierzchni wody. Na tratwie, za pomocą odpowiednich modułów, ropa odparowywana będzie z powierzchni wody i za pośrednictwem plazmy konwertowana do mniej groźnych składników, takich jak para wodna i dwutlenek węgla. W ten sposób plamy ropy naftowej będą w bezpieczny sposób likwidowane już na miejscu ich powstania.

"Plazma, dzięki bardzo wysokiej temperaturze, może powodować coś w rodzaju spalania ropy - częściowe utlenianie i częściową pirolizę, w wyniku czego otrzymujemy elementarne wręcz produkty" - wyjaśnia w rozmowie z PAP dr hab. Mirosław Dors z IMP PAN.

Naukowiec wyjaśnia, że plazma to taki stan materii, w którym występuje dużo zjonizowanych cząstek. "To jest zupa bardzo aktywnych chemicznie indywiduów" - obrazuje badacz i podaje przykład, że plazmą jest już np. iskra, która powstaje w wyniku zwarcia elektrycznego w kontakcie.

Wyjaśnia, że po przyłożeniu wysokiego napięcia, w badanej próbce powstaje pole elektryczne o tak dużym natężeniu, że powoduje przyspieszanie krążących wszędzie swobodnych elektronów. Elektrony te nabierają wtedy tak dużych energii, że w zderzeniach z innymi cząstkami, np. z azotem, tlenem czy dwutlenkiem węgla powodują m.in. ich jonizację. W efekcie powstają jony i rodniki, które rozpoczynają szereg reakcji chemicznych. Dzięki tym zjawiskom można stosunkowo łatwo konwertować zanieczyszczenia, np. organiczne rozpuszczalniki do prostych związków takich jak dwutlenek węgla czy para wodna.

Urządzenie, nad którym pracują naukowcy, służyć ma do likwidacji małych (do 5 m kw.) plam ropy naftowej w portach. Tratwa na małej platformie między pływakami będzie miała zainstalowany moduł plazmowy, którego zadaniem jest odparowanie ropy naftowej. W drugim module, również plazmowym, będzie następowała konwersja do najprostszych składników gazowych.

"Ropa to mieszanina węglowodorów. Jeśli, za pomocą plazmy, zmienimy je w składniki gazowe to powstaną tlenek węgla, dwutlenek węgla czy para wodna" - mówi Dors. Dodaje, że niekiedy pojawiać mogą się też szkodliwe gazy - chlor i fluor, które jednak będą pochłaniane przez absorbery. Całe urządzenie będzie zasilane modułem elektrycznym, a ten ładowany ma być panelem słonecznym.

Mirosław Dors wyjaśnia, że współcześnie w sytuacji wycieku ropy, bardzo gęste plamy można zgarniać łopatami lub nawet zwykłym mopem. Zebraną z powierzchni wody ropę można niekiedy ponowne użyć, ale jak przyznaje badacz, trudno jest ją wtedy spalić i często potrzebne jest do tego dodatkowe paliwo.

Z kolei kiedy rozlewisko ropy jest tak rzadkie, że tradycyjne metody nie są skuteczne, na wodzie umieszcza się urządzenie z materiałem absorbującym, który ropę pochłania. Efekt uboczny jest taki, że po takiej akcji pozostaje zużyty materiał absorbujący. Jego na ogół trzeba później przetransportować i spalić. Tak więc również i ta metoda nie należy do najefektywniejszych.

"Naszym zamiarem jest uniknięcie wszelkich kosztów likwidacji ropy, związanych z jej transportem i utylizacją. Nasze urządzenie zlikwiduje to zanieczyszczenie bezpośrednio na jego rozlewisku" - wyjaśnia badacz. Dodaje, że również same efekty potraktowania ropy plazmą są przyjaźniejsze dla środowiska niż spalanie tej substancji.

Projekt PlasTEP oficjalnie zakończyć się ma we wrześniu 2012 r. "Jesteśmy w połowie drogi. Wkrótce zaczną się pierwsze testy urządzenia" - komentuje rozmówca PAP.

Urządzenie budowane w ramach projektu PlasTEP ma służyć do likwidacji niewielkich plam, ale Mirosław Dors zapewnia, że w przyszłości możliwe będzie również zbudowanie urządzenia większego, które mogłoby likwidować duże rozlewiska zanieczyszczeń na otwartym morzu.

Likwidowanie wycieków z ropy naftowej za pomocą plazmy to nie jedyny cel projektu PlasTEP. Uczestnicy - naukowcy z niemal wszystkich krajów nadbałtyckich - pracują też m.in. nad zastosowaniem technik plazmowych do oczyszczania gazów spalinowych (głównie z energetyki), czy tzw. gazów odlotowych (np. ze smażalni, wytwórni farb i lakierów czy papierni).

PAP - Nauka w Polsce