مطالعه و بررسی فن آوری نانوذرات مغناطیسی بمنظور تصفیه پساب های نفتی

معرفی سیستم ویژه اندازه گیری جریان های چند فازی
آذر ۱, ۱۳۹۶
تضعیف نوفه های زمین غلت در داده های لرزه ای بازتابی با استفاده از تبدیل کانونی و تبدیل رادون
آذر ۴, ۱۳۹۶

مطالعه و بررسی فن آوری نانوذرات مغناطیسی بمنظور تصفیه پساب های نفتی

مقدمه

حذف نفت و آلودگی های نفتی از مشکلات اجتناب ناپذیری است که کشورهای نفت خیز با آن رو به رو هستند.ایران نیز از این قاعده مستثنی نیست. یکی از اکوسیستم های طبیعی که بیشتر مورد تهدید است، اکوسیستم آبی است(۱). بر اساس مطالعات صورت گرفته سالانه بیش از ۲ میلیون تن فاضلاب نفتی در پالایشگاه های نفت کشورهای غرب آسیا و اتحادیه ی اروپا تولید می شود، که تخلیه ی آن به محیط زیست، سبب بروز مسایل اکولوژیکی در سراسر جهان شده است(۲). جداسازی نفت و آب نه تنها برای تحقیقات علمی، بلکه برای مسائل زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی از اهمیت بالایی برخوردار است.در این راستا تصفیه پساب روغنی ناشی از صنایعی مانند فولاد، آلومینیوم، صنایع غذایی، نساجی، چرم و پتروشیمی از یک سو و از سوی دیگر حوادث مکرر حاصل از نشت نفت در محیط از نگرانی های بزرگ  زیست محیطی هستند. از آنجایی که نشت نفت نه تنها می تواند منجر به آلودگی های جدی زیست محیطی خواهد شد، بلکه باعث از بین رفتن مقدار زیادی از انرژی نیز می گردد. علاوه بر این دفع آب از درون سوخت نفت مصرفی صنایع خودرو، کشتی و هواپیما بسیار مهم است، چرا که مقدار کمی از آب در سوخت ممکن است ایمنی حمل و نقل را تهدید کند. اگر پساب روغنی مستقیما تخلیه شود، لایه ای از فیلم های متراکم نفت روی سطح آب تشکیل می شود، که نه تنها مانع تبادل گاز از آب می شود بلکه تحت فرایند فتوسنتز گیاهان در سطح آب منجر به مرگ گیاهان و موجودات زنده و در نهایت آلودگی محیط زیست خواهد شد. در مواجهه با این چالش بزرگ، متخصصین مهندسی محیط زیست همواره در تلاش برای یافتن  فناوری ها و مواد جدید مناسبی برای جداسازی نفت از آب بوده اند. به طور کلی، نفت به چهار شکل در پساب وجود دارد :که عبارت است از لکه نفتی، نفت پراکنده، نفت امولسیونی و نفت محلول. روش های تصفیه به ویژگی های پساب نفتی و الزامات اقتصادی و زیست محیطی بستگی دارد. روش های مرسوم مانند جداسازی گرانشی، سانتریفیوژ، اولتراسونیک، شناورسازی با هوای محلول، میدان الکتریکی، انعقاد و تصفیه بیولوژیکی به طور گسترده ای به عنوان فن آوری های جداسازی مورد استفاده قرار می گیرند به علاوه می توان با استفاده از ترکیب روش های بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی نیاز های جداسازی را برآورده ساخت. با این حال، محدودیت هایی همچون کارایی پایین جداسازی و تولید آلاینده های ثانویه موجب ایجاد اختلال در استفاده از این سیستم ها و تشویق متخصصین به توسعه روش های کارآمدتر شده است. استفاده از نانوذرات مغناطیسی با پوشش سطحی ویژه (MNP)، که می توانند به شیوه ای کنترل شده و با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی حرکت داده شده و یا جمع شوند، در سال های اخیر کاربردهای بسیاری یافته است(۳). صنعت نفت نیز به طور جدی به دنبال تکنولوژی های نانوذرات مغناطیسی به عنوان یک راه حل برای مقابله با مشکلات زیست محیطی میادین نفتی است(۴).نانوذرات مغناطیسی به دلیل راندمان حذف بالای نفت و عدم ایجاد آلودگی ثانویه و مصرف پایین انرژی دارای پتانسیل بالایی در تصفیه پساب می باشند(۵).فن آوری های در مقیاس نانو (nanoscale) را نانوتکنولوژی می نامند. برای تصور این مقیاس در نظر بگیرید که قطر یک تار موی انسان تقریباnm80000 است؛ ویژگی های تعریف شده مقیاس نانوتکنولوژیکی به ساختارها، وسایل و سیستم هایی بر می گردد که به سبب اندازه آنها، با مقیاسی طولی تقریبا ۱۰۰-۱ نانومتر، لااقل در یکی از ابعاد، کارکردها و خصوصیات جدیدی دارند(۶).

نانوفن آوری و توسعه پایدار

کاربردهای فناوری نانو تاثیرات قابل توجهی بر توسعه پایدار خواهد داشت و تقریبا بر کلیه بخش های صنعتی و اجتماعی مانند بهداشت و درمان، غذا و کشاورزی، حمل و نقل، انرژی، مواد، فناوری اطلاعات و ارتباطات  (ICT) تاثیر گذار می باشد. درحال حاضر برای تولید انرژی اتکای ما به سوخت های فسیلی است همچنین زائدات صنعتی اثرات ناخوشایندی بر محیط زیست دارند که از آن جمله ایجاد ترک در مناطقی از سطح زمین و همچنین آلودگی آب و ازبین بردن اکوسیستم می باشند. نانوتکنولوژی می تواند به ذخیره انرژی از طریق بهبود بهره وری منابع انرژی تجدیدپذیر کمک کرده، مصرف مواد را کاهش دهد. همچنین نانوتکنولوژی نوید دهنده بهبود محیط زیست، از طریق کاهش زایدات و کاهش وابستگی به منابع طبیعی تجدید ناپذیر و پاکسازی آلاینده های موجود را داده است(۸). توانایی تشخیص و تعیین مقدار عوامل سمی موجود در محیط زیست اولین گام به سوی اقدامات اصلاحی است و نانوتکنولوژی می تواند به ارائه سیستم های بهبود یافته برای نظارت بر محیط زیست کمک کند(۹).

جایگاه نانوفن آوری در صنعت نفت

در حالی که انتظار می رود جمعیت جهان به نزدیک ۱۰میلیارد نفر تا سال ۲۰۵۰ افزایش یابد، نیاز به انرژی به عنوان یک تابع از جمعیت در حال افزایش است، و فرض بر این است که جمعیت فعلی انرژی کافی برای رفع نیازهایش را در اختیار دارد. با اینحال، بیش از ۲ میلیارد نفر از جمعیت روی کره زمین فقط انرژی زیست توده را به عنوان سوخت گرمایشی در دسترس دارند. اگر ما نتوانیم برای جامعه جهانی فعلی انرژی تامین کنیم، چگونه می توانیم انتظارداشته باشیم که انرژی کافی برای تغییرات جمعیت آینده را تامین کنیم؟ سه ماده نفت، ذغال سنگ و گاز طبیعی بخش عظیم انرژی در دسترس موجود را تشکیل داده اند، به عبارت دیگر، بیشتر تقاضای انرژی کنونی از طریق احتراق هیدروکربن ها و یا سوخت های کربنی تامین می شود. اگر چه بر سر محدودیت این ذخایر در سطح جهانی مشاجره بوده و به دست آوردن این سوخت ها از زمین یک چالش روز افزون است. اگر بخواهیم به نیازهای انرژی جهان پاسخگو باشیم،باید برای دسترسی به منابع انرژی نوین روش های جدید توسعه یابند. یک راه حل بلند مدت شامل تولید انرژی از منابع تجدید پذیر است که تولید یا توزیع این منابع انرژی شامل آلودگی زیست محیطی قابل توجه و یا مصرف ناخالص مواد خام نمی باشد. نانوفناوری قابلیت چاره سازی جهت  تولید، انتقال، ذخیره سازی، بهره وری و حفاظت از انرژی را دارد. به هر حال، تا زمانی که تمام نیازهای انرژی از منابع تجدید پذیر تامین می شوند، استخراج موثر نفت و گاز همچنان چالش عمده قرن  خواهد بود(۱۰).

کاربردهای نانوفن آوری در صنعت نفت

در حال حاضر، تولید بهینه نفت و گاز نیازمند استفاده از نانوتکنولوژی برای دست یابی به ویژگی های مناسب اقتصادی و زیست محیطی است. کلیه شرکت های نفت و گاز دنیا برای افزایش استخراج ،بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات،کاهش تلفات انرژی در حین تولید، تامین به هنگام تجزیه و تحلیل بر روی مشخصات امولسیون، توسعه محصولات با عملکرد بالا (مانند روغن های روان کننده) به سرمایه گذاری در نانوتکنولوژی نیاز دارند (۱۱).

آلودگی نفتی در دریا

انتشار نفت و سایر انواع ترکیبات نفتی بواسطه ضایعات صنعتی، کشتی ها و نشت نفت بر اثر تصادفات می تواند برای اکوسیستم های دریایی و آبی فاجعه انگیز باشد. برای مثال، حوادث نفتی در افق های عمیق آب در سال ۲۰۱۰، در حدود ۴٫۹ میلیون بشکه نفت خام در خلیج مکزیک آزاد کرد که در نتیجه آن آسیب قابل توجهی به زیستگاه های مهم وارد شد(۱۲). علاوه براین، آب توازن کشتی ها، مخلوطی از آب، مایعات نفتی، روغن ها و سایر ضایعات مشابه است که در حجم های زیاد توسط کشتی ها تولید می شود (۱۳). در نهایت، خطوط لوله منبع نشت قابل توجهی در آبهای داخلی هستند و نشت به مناطق دریایی می تواند محیط های حساس را تحت تاثیر قرار دهد و تاثیرات بیشتری بر بهداشت عمومی در مقایسه با نشت در مناطق ساحلی داشته باشد(۱۴). این نوع از تخلیه های نفتی باعث زیان های اقتصادی بزرگی شده و اثرات سوئی بر اکوسیستم های ساحلی و سایر اکوسیستم ها می گذارد (۱۵). ضایعات نفتی می تواند رفتار تغذیه ای حیوانات را تغییر دهد و باعث از دست دادن زیستگاه و سمیت زیست محیطی مستقیم شود، در حالی که برای ساکنین محلی نیز ایجاد مشکلات بهداشتی می کند(۱۶ و۱۷).

وضعیت آلودگی نفتی در خلیج فارس و دریای خزر

طبق گزارشات پژوهشکده دریای خزر سالانه ۱۲۲ هزار و ۳۵۰ تن آلودگی نفتی وارد دریای خزر می شود که از طریق نفت کش ها، مبادی ورودی و خروجی نفت، چاه های اکتشاف و استخراج که از تکنولوژی پیشرفته استفاده نمی کنند، به دریای خزر وارد می شود. از سوی دیگر خلیج فارس و نواحی اطراف آن نیز از این آلودگی ها در امان نمانده است.کارشناسان محیط زیست معتقد هستند که خلیج فارس ۴۷ برابر آب های آزاد آلودگی دارد که این آلودگی ناشی از فعالیت های نفتی و صنعتی است، ورود آب توازن کشتی ها نیز یکی از سر منشاء های اصلی آلودگی در خلیج فارس است(۱۸).

استاندارد های خروجی

در طی فرایندهای استخراج نفت حدود ۲۰ برابر آب تولید می شود، که تصفیه آب تولید شده برای استفاده مجدد و یا دفع بی خطر یکی از هزینه های اصلی و عملیاتی میادین نفتی است. یکی از اجزاء مهم تصفیه آب تولید شده حذف نفت پراکنده بسیار پایداراست. آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (USEPA)  خواستار تخلیه آب عاری از نفت در طی تولیدات خشکی است. برای تولیدات دریایی، آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (USEPA)  تخلیه روغن و گریس در آب همراه تولیدی را روزانه حداکثرmg/l 72 و ماهانه به mg/l 48 محدود کرده است(۱۹). با این حال، حدود ۶۰%  از سکوهای دریایی خلیج مکزیک قادر به رسیدن به الزامات تخلیه آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا نمی باشند(۲۰). کنوانسیون حفاظت از محیط زیست دریایی شمال شرق اقیانوس اطلس  تخلیه به دریا را برای نفت پراکنده به mg/l 40 محدود کرده است(۲۱).

پاکسازی آلودگی

هیدروکربن های بیوژنیک و پتروژنیک در همه جای محیط زیست دریایی وجود دارند(۲۲). و نباید پاکسازی را به عنوان حذف کامل هیدروکربن ها یا فقدان کامل هیدروکربن های پتروژنیک تعریف کنیم(۲۳). بیکر و همکاران (۱۹۹۰) استدلال می کنند که در تعریف واژه “پاک” در نظر گرفتن اندازه اکوسیستم بسیار مهم است. اکوسیستم باید به اندازه کافی بزرگ باشد که در برگیرنده جوامع بزرگ حیوانی و گیاهی شود(۲۴).بنابراین یک تعریف کاربردی این گونه است: پاکسازی نشت نفت، ممکن است به معنای بازگشت به یک سطح از هیدروکربن های نفتی که اثر قابل تشخیصی بر روی عملکرد یک اکوسیستم ندارند، تعریف شود(۲۵).

پاکسازی طبیعی نفت

نفت ترکیبی است که به صورت طبیعی تشکیل می شود و به این ترتیب به آسانی توسط تجزیه زیستی یا اکسیداسیون شیمیایی تخریب می شود. بیش از هزار سال است بیشتر نفتی که تا کنون در مخازن زیر زمینی به دام افتاده به محیط زیست راه یافته است .سرعتی که در این فرایند تخریب اتفاق می افتد تحت تاثیر فاکتورهایی همچون ضخامت نفت، شدت نور، هوادهی و در دسترس بودن مواد غذایی است. برخی از روش ها برای پاکسازی نفت نشتی تلاش برای افزایش فرایندهای تخریب طبیعی بوسیله شخم زنی سواحل نفتی جهت قرار دادن نفت در معرض نور و هوا و فراهم نمودن مواد غذایی برای ترغیب فعالیت تخریب نفت توسط میکروارگانیسم ها می باشد. اگر اکثریت نفت نشت یافته از ساحل حذف شود، آنگاه تخریب نفت به صورت طبیعی پیش می رود به شرطی که هوادهی لایه های زیرین به خوبی انجام شود. برای سواحل به شدت نفتی، عدم حذف نفت توده ای باعث باقی ماندن آن برای مدت زمان طولانی خواهد شد.نمونه هایی وجود دارد که در آن نفت به مدت ۲۵ سال یا بیشتر بصورت پایدار باقیمانده است(۲۶).

روش های پاکسازی آلودگی نفتی در دریاها

روش های فعلی بازیابی نفت نشت یافته به درون آب شامل سیستم های اسکیمر، سوزاندن در محل، پخش کننده ها و جاذب ها می باشد. هر یک از این روش ها می تواند دارای اثر بخشی محدود ، بسته به شرایط نشت نفت داشته باشد. به عنوان مثال، بوم ها مستلزم آلودگی زدایی پر هزینه و دشواری بوده و مشکلاتی در دفع دارند و قادر به ذخیره نفت بازیابی شده نیستند.   سیستم های اسکیمر با امواج کم و لایه ضخیم تر نفت اثر بخشی بیشتری دارند، و اغلب مقدار زیادی از آب را جمع آوری می کنند که باید قبل از دفع تصفیه شود (۲۷). سوزاندن در محل در آب های باز مستلزم استفاده از بوم ها برای ضخیم کردن نفت و همچنین دارای محدودیت های خاص در دوره شرایط های باد و دریا است. پخش کننده ها ناحیه اثر بخشی محدود دارند و به طور موقت می توانند مقدار نفتی که به درون ستون آب مخلوط شده است را افزایش دهند، در نتیجه استفاده آن هم از نظر زمانی و هم فضایی محدود شده است، به ویژه که در آن ستون پراکنده ممکن است منابع حساس بنتیک مانند مرجان ها را تحت تاثیر قرار دهد(۲۸). در حالی که بیشتر هیدروکربن های نفتی تحت شرایط هوازی زیست تخریب پذیر هستند، نرخ تجزیه بیولوژیکی تحت شرایط بی هوازی کند است و جایی که غلظت نفت و سایر شرایط زیر شرایط بهینه هستند، بنابراین تجزیه زیستی ممکن است محدود شود (۲۹). همچنین تکنولوژی جداسازی نفت و آب به روش واقع در کشتی (onboard)تکمیل کننده مرسوم جداسازی نفت از پساب تخلیه کشتی هااست. اگرچه،برای غلبه بر محدودیت های تخلیه،نیاز به فضای بزرگی در کشتی هاو همچنین تصفیه ثانویه پر هزینه است.

استفاده از نانوذرات مغناطیسی در پاکسازی آلاینده های نفتی

با توجه به محدودیت روش های مرسوم حذف نفت تحقیقات گسترده ای برای یافتن راه حل های جدید صورت گرفته است .در این راستا نانو فناوری راه حل های امید بخشی را ارائه نموده است. نانو تکنولوژی استفاده فناورانه از نانوذرات  و یا مواد با اندازه بین ۱۰۰-۱ نانومتر است (۳۰). نانوذرات اکسید آهن به دلیل سمیت ذاتی پایین و دارا بودن خواص مغناطیسی مورد توجه ویژه ای هستند، که اجازه جداسازی آسان نانوذرات مغناطیسی از مایعات را می دهند. صنعت نفت نیز در پی تکنولوژی نانوذرات مغناطیسی به عنوان یک راه حل ارزشمند برای مقابله با مشکلات پیش روی میادین نفتی است(۳۱).استفاده  از نانوذرات مغناطیسی برای حذف قطرات نفت پراکنده از آب همراه راه حلی امیدبخش برای جبران مشکلات فوق که تکنولوژی های فعلی تصفیه آب همراه با آن مواجه هستند می باشد. جاذبه اصلی نانوذرات مغناطیسی پاسخ سریع آنها برای حرکت در یک مسیر مشخص با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی است.  نیروی مغناطیسی را می توان از نظر دسته بندی بزرگی بزرگتر از نیروی گرانش دانست، که اجازه جداسازی سریعتر نانوذرات مغناطیسی پوشش دار، قطرات در اندازه میکرون از محیط آب یا نفت پراکنده را می دهد(۳۲). استفاده از نانوذرات به عنوان یک تکنولوژی کم هزینه و کارا در راستای تصفیه پساب های نفتی مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است که برخی از پژوهش های انجام شده به اختصار بررسی می شود:

در سال ۲۰۱۰، S. Syed و همکاران از نانوسیلیکا آبگریز تجاری (Aerosil R 812) جهت حذف بنزین و گازوییل از پساب نفتی استفاده کردند. نتایج این مطالعه نشان داد که ماده جاذب دارای توانایی حذف ۹۹% برای بنزین و ۹۷% برای گازوییل می باشد. بررسی ها نشان داده که جاذب شامل حداقل ۹۹٫۸% دی اکسید سیلیکون است که هیچ خطری برای سلامتی انسان و حیات دریایی نخواهد داشت(۳۳).در سال ۲۰۱۴  Soubantika Palchoudhury و Jamie R. Lead  جذب نفت  MC252 با نانوذرات اکسید آهن پوشش داده شده با پلی وینیل پیرولیدون آبدوست را برای اولین بار گزارش نمودند.
برای یک حجم مشخص، هر نانو ذره تقریبا ۱۷۸ برابر حجم خود نفت جذب کرد، که نشان دهنده جداسازی نفت بوسیله نانوذرات PVP−iron oxide NPs می باشد. هدف به حداکثر رساندن حذف نفت با استفاده از کمترین مقدار نانوذرات و زمان برای کاربرد های عملی و کم هزینه بود. میزان حذف نزدیک به ۱۰۰% بود(۵۲).در سال ۲۰۱۵، Jamie R. Lead از نانوذرات مگنتیت آبگریز با پوشش پلی وینیل پیرولیدون جهت تصفیه پساب نفتی با نفت MC252 مرجع استفاده کردند. تقریبا ۱۰۰% از آلکان با جرم مولکولی پایین  C9-21  پس از ۱۰ دقیقه از جداسازی مغناطیسی و با افزایش زمان جداسازی به ۴۰ دقیقه بیش از ۶۷% از آلکان های C22-25 حذف شدند. علاوه بر این نانوذرات حذف ۱۰۰ درصدی نفت از محلول ساختگی آب دریا در حضور و غیاب فولویک اسید را نشان دادند(۳۴).در سال ۲۰۱۵، گیلک حکیم آبادی و همکاران از نانوکامپوزیت هسته – پوسته مگنتیت/ سیلیکا عامل دار شده با گروه آبگریز تری متیل کلروسیلان Fe3O4@nSiO2@mSiO2   جهت تصفیه پساب نفتی با ترکیب گازوئیل استفاده کردند. کارایی حذف توسط نانوذرات در شرایط بهینه ۸۰% بود. در این روش نانوذرات پس از ۴ بار شستشو و استفاده مجدد حدود ۵۰ درصد کارایی حذف داشتند. در سال ۲۰۱۵، Liuhua Yu و همکارانش از نانوذرات مگنتیت با پوشش پلی استایرن( Fe3O4/ PS) جهت تصفیه پساب نفتی آماده شده با روغن دیزل استفاده کردند. در این مطالعه نانوذرات کامپوزیتی توانستند بیش از ۲٫۴۹۲ برابر از وزن خود نفت جذب کنند. از مزایای این روش قابلیت استفاده مجدد پس از چند بار بازیابی نانوذرات بطوریکه ظرفیت جذب نفت حتی پس از چرخه ۱۰ به ۲٫۲۹۴ برابر وزن نانوذرات رسید، این نانوذرات به عنوان جاذبی بسیار امید بخش، اقتصادی، کارامد و ایمن جهت حفظ محیط زیست می باشند(۳۵).در سال ۲۰۱۵، Ayman M. Attaو همکاران از نانوذرات مگنتیت پوشیده با آمیدوکسیم آبگریز جهت تصفیه پساب نفتی تهیه شده با نفت خام استفاده کردند. داده های این مطالعه نشان داده که مگنتیت پوشش داده شده با RK-AN amidoxime  قابلیت جمع اوری نفت بدون ته نشینی مگنتیت در آب را با نسبت ۱:۵مگنتیت به نفت دارا می باشد.هدف این تحقیق استفاده از یک روش جدید برای تبدیل نفت خام به مایع مغناطیسی و سپس جمع آوری از سطح آب با استفاده از یک میدان مغناطیسی می باشد، که نتایج امیدوار کننده ای برای جداسازی نفت خام از محلول آبی در پاکسازی آلاینده های محیط زیست نشان داده است(۳۶).در سال ۲۰۱۵، Y. Pei و همکاران نانوذرات کامپوزیتی آبگریز SiO2@Fe3O4 را با متا کریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (MPS) اصلاح کردند دو نوع از مخلوط نفت-آب متیل بنزن/ آب و دی کلرومتان/ آب، به منظور ارزیابی توانایی جداسازی نانوذرات Fe3O4@SiO2@MPS   مورد استفاده قرار گرفت. ذرات می توانند به راحتی بوسیله شستشو با حلالی مانند متیل بنزن و هگزان، بدون کاهش آشکار در خاصیت آبگریزی تجدید شوند(۳۷).در سال ۲۰۱۶،  Yuanyuan Niuو همکاران از نانوذرات مگنتیت (Fe3O4) اصلاح شده با آمینو اتیل آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان (AEAPTMS) جهت تصفیه پساب استخراج نفت ترشیاری استفاده کردند. حداکثر ظرفیت جداسازی ۸۸٫۶۷% بود. مکانیسم جداسازی بیشتر توسط تعاملات الکترواستاتیک بین مگنتیت اصلاح شده با (AEAPTMS) بار مثبت و نفت میکروامولسیون بار منفی رخ داد(۳۸).

شکل۲- خلاصه ای از چرخه بازیافت نانوذرات(۳۹)

نتیجه گیری نهایی

نانوتکنولوژی می تواند به افزایش کارامدی ، کاهش هزینه و ارائه تکنولوژی های دوستدار محیط زیست در تصفیه پساب های نفتی کمک کند. برخی از امکانات آینده فناوری نانو در صنعت نفت به شرح زیر شناسایی شده است:

۱- بهبود روش های اکتشاف از طریق بهبود جمع آوری داده ها، شناخت مخاطرات کم آبی و اجتناب از گودال های بی آب.

۲-مواد ارتقا یافته نانوتکنولوژی که قدرت و استحکام بیشتری را برای افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان در حفاری دارا هستند و از آن ها می توان محصولاتی مانند لوله، و قطعات دوار را ساخت.

۳-تولیدالاستومرهای بهبود یافته ضروری برای حفاری های عمیق و حفاری در محیط های با درجه حرارت و فشارهای بالا.

۴-تولید مواد سخت و سبک نوین که موجب کاهش وزن کشتی و یا پلت فرم های دریایی شده و کارامدی سیستم حمل و نقل را موجب می شود

۵-تصفیه انتخابی و مدیریت اتلاف آب با استفاده از نانولوله های کربنی و نانوذرات.

۶-اصلاح و عامل دار کردن سطح نانوذرات مغناطیسی برای نشان دادن قابلیت ها ی اضافی در سال های اخیر توجه بیشتری را به خود جلب کرده است. کارایی بالای نانوذرات عامل دار شده در حذف هیدروکربن ها از پساب های نفتی می تواند زمینه مناسبی جهت صنعتی سازی نانوذرات بوجود آورد.

هدف نهایی این است که شکاف بین صنعت نفت و فناوری نانو با استفاده از ابتکارات مختلفی مانند ایجاد کنسرسیوم بین شرکت های نفتی و مراکز پژوهشی فناوری نانو و یا حتی تاسیس واحد های تحقیقاتی اختصاصی در داخل شرکت های نفتی پر شود.

 

 

منابع

  1. ۱٫ پور فخرایی. ا، بدراقی. ج، بنایی. ا، ممشلی.ف، اشکوریان.ص؛ استفاده از نانوذرات اکسید آهن مگنتیت در جداسازی نفت- آب، دومین همایش ملی و کارگاه های تخصصی علوم و فناوری نانو، ۱۳۹۴٫
  2. Adebjo. M.O, Frost. R. L, Kloprogge J. T. Carmody. O and Kokot. S, Porous Mater. J, 10, 159, 2003.
  3. Aldy, J. E; Real-Time Economic Analysis and Policy Development During the BP Deepwater Horizon Oil Spill. Vanderbilt Law Rev. 64 (6), 1795−۱۸۱۷, ۲۰۱۱٫

 

  1. ۴٫ Amin. M.T, Alazba.A. A, and Manzoor. U; A Review of Removal of Pollutants from Water/Wastewater Using Different Types of Nanomaterials, Advances in Materials Science and Engineering, Article ID 825910, 24 pages, 2014.

 

  1. Atlas. R. M, Hazen. T. C; Oil Biodegradation and Bioremediation: A Tale of the Two Worst Spills in U.S. History. Environ. Sci. Technol. 45 (16), 6709−۶۷۱۵, ۲۰۱۱٫

 

  1. Atta. A.M, Al-Lohedan. H.A and Al-Hussain. S.A; Functionalization of Magnetite Nanoparticles as Oil Spill Collector, Int. J. Mol. Sci.16, 6911-6931, 2015.
  2. Baker. J. M, Clark. R. B, Kingston. P.F, Jenkins. R. H; Natural Recovery of cold-water marine environments after an oil spill. 13th Annual Arctic Marine Oil Spill Program Technical Seminar, Edmonton, Alberta. 111 pp,1990.
  3. Barron. A. R; Nanotechnology for the Oil and Gas Industry, Rice University, Houston, Texas, 2008.
  4. Bennetzen. Martin V and Mogensen Kristian; Maersk Oil Research and Technology Center, Society of Petroleum Engineers, 2014.
  5. Chan. Y. J, Chong. M. F, Law. C. L and Hassell. D. G; Chem. Eng. J. 155, 1, 2009.
  6. Chen. G. H; Sep. Purif. Technol. 38, 11, 2004.
  7. Chen. X; Molecular Imaging Probes for Cancer Research; World Scientific, 2012.
  8. Deep Water: The Gulf Oil Disaster and the Future of Offshore Drilling; National Commission on the BP Deepwater Horizon Oil Spill and Offshore Drilling (U.S.): Washington, DC, 2014.
  9. Deng. D, Prendergast. D. P, MacFarlane. J, Bagatin. R., Stellacci. F, Gschwend. P. M; Hydrophobic Meshes for Oil Spill Recovery Devices. ACS Appl. Mater. 5 (3), 774−۷۸۱, ۲۰۱۳٫
  10. Eow. J. s and Ghadiri. M; Chem. Eng. J. 85, 357, 2002.
  11. EPA. Cruise Ship Discharge Assessment Report. Oceans and Coastal Protection Division, EPA 842-R-07-005; Office of Wetlands, Oceans, and Watersheds and Office of Water. U.S. Environmental Protection Agency, 2008.
  12. Esmaeili, A; Applications of Nanotechnology in Oil and Gas Industry, Presented at Petrotech 2009 Conference held in New Delhi, India, 11-15 Jan., 2009.
  13. Fabrega. J, Luoma. S. N, Tyler. C. R, Galloway.T. S, Lead. J. R; Silver nanoparticles: behaviour and effects in the aquatic environment. Environ. Int. 37 (2), 517−۳۱, ۲۰۱۱٫
  14. Faraji. M, Yamini.Y and Rezaee. M; Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Functionalization, Characterization, and Applications, J. Iran. Chem. Soc., Vol. 7, No. 1, pp. 1-37, March 2010.

 

  1. Feng. L, Zhang. Z, Mai. Z, Ma. Y, Liu. B, Jiang. L and D. Zhu, Angew; Chem., Int. Ed., 2004, 43, 2012.

 

  1. Fingas, M. The Basics of Oil Spill Cleanup, 2nd ed.; Taylor & Francis, 2000.

 

  1. ۲۲٫ Geoffery. H and Mehta. Michael D; Nanotechnology: Risk, Ethics and Law, London: Earthscan, 2005.

 

  1. Gilak Hakimabadi. S, Ahmadpour. A, Hamed Mosavian. M.T, Rohani Bastami. T; Functionalized magnetite / silica nanocomposite for oily wastewater treatment, Advances in Environmental Research, Vol. 4, No. 2 ,69-81, 2015.

 

  1. Gong. J. L, Wang. B, Zeng. G.M, Yang. C.P, Niu. C.G, Niu. Q.Y, Zhou. W.J, Liang. Y; Removal of cationic dyes from aqueous solution using magnetic multi-wall carbon nanotube nanocomposite as adsorbent. J. Hazard. Mater. 164 (2−۳), ۱۵۱۷−۱۵۲۲, ۲۰۰۹٫

 

  1. Gossen. L. P and Velichkina. L. M; Pet. Chem. 46, 67, 2006.
  2. Hanafy. M and Nabih. H.I; Energy Sources, Part A, 29,143, 2007.
  3. Harvey. S, Elashvili. I, Valdes. J. J, Kamely. D, Chakrabarty. A. M; Enhanced removal of Exxon Valdez spilled oil from Alaskan gravel by a microbial surfactant. Bio/Technology, 8 (3), 228−۳۰, ۱۹۹۰٫

 

  1. Jackson. S. A; Innovation and Human Capital: Energy Security and the Quiet Crisis, American Petroleum Institute,2005.

 

  1. Jenssen. B. M; Environ. Pollut. 86, 207, 1994.
  2. Kajitvichyanukul. P, Y.T. Hung and Wang. L; Handbook of Environmental Engineering, vol. 4, p. 521, 2006.
  3. Kammerer. M, Mastain. O, Le Deran-Quenech’du. S, Pouliquen. H and Larhantec. M; Sci. Total Environ., 333, 295, 2004.
  4. Kingston, P. F; Long-term Environmental Impact of Oil Spills, Spill Science & Technology Bulletin, Vol. 7, Nos. 1–۲, pp. 53–۶۱, ۲۰۰۲٫
  5. Ko. S, Prigiobbe. V, Huh. Ch and Brayant. S; University of Texas at Austin; Accelerated Oil Droplet separation from Produced Water Using Magnetic Nanoparticle, Society of Petroleum Engineers, 2014.
  6. Kong. Xiangling and Ohadi. Michael M; Applications of Micro and Nano Technologies in the Oil and Gas Industry- An Overview of the Recent Progress, the Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference held in Abu Dhabi, UAE, 1–۴, SPE 138241, November 2010.

 

۳۵- Klabunde, K.j ; Nanoscale Material in Chemistry. New York City, New York: John Wiley & Sons, Inc, 2001.

 

  1. Kvenvolden. K. A and Cooper. C. K; “Natural seepage of crude oil into the marine environment,Geo-Marine Letters, vol. 23, no. 3-4, pp. 140–۱۴۶, ۲۰۰۳٫
  2. Kwon.W. T, Park. K, Han. S. D, Yoon. S. M, Kim. Y. J, Bea. W and Rhee. Y. W , J. Ind. Eng. Chem., 16, 684, 2010.
  3. Lahann, J. Environmental nanotechnology – Nanomaterials clean up. Nat. Nanotechnol. 3 (6), 320−۳۲۱, ۲۰۰۸٫

 

  1. Li. L, Fan. M, Brown.R. C, Van Leeuwen. J, Wang. J, Wang. W, Song.Y, Zhang. P; Synthesis, Properties, and Environmental Applications of Nanoscale Iron-Based Materials: A Review. Crit. Rev.Environ. Sci. Technol. 36 (5), 405−۴۳۱, ۲۰۰۶٫

 

دکتر رضا علیزاده(استادیار مهندسی محیط زیست گروه محیط زیست دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء(ص) بهبهان)

مهندس زهرا شیخ زاده(دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء(ص)بهبهان

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *