LIKVIDACE ÚNIKŮ ROPNÝCH LÁTEK POMOCÍ PĚN TENZIDŮ Z TUHÝCH POVRCHŮ THE ELIMINATION OF OIL POLLUTION ON CONTAMINATED CONCRETE SURFACES WITH FOAMS

Transkript

1 LIKVIDACE ÚNIKŮ ROPNÝCH LÁTEK POMOCÍ PĚN TENZIDŮ Z TUHÝCH POVRCHŮ THE ELIMINATION OF OIL POLLUTION ON CONTAMINATED CONCRETE SURFACES WITH FOAMS VOJTĚCH ŘEZNÍČEK 1) - VLADIMÍR DVOŘÁK 2) - KATEŘINA KYKALOVÁ 2) - JAN SEVERA 2) - JAN MAREČEK 1) - JIŘÍ FRYČ 1) Abstract The aim of our work is to find another way of decontaminating a road surface or other solid kind of surface. We focused on the possibility of using a particular surfactant, out of which we could make foam with help of foam generating device. This foam would be spread on the contaminated surface with the help of special brushes. The mechanical movement of the brushes would support the production of the foam and its higher effectiveness, but also its higher stability. After decontaminating the surface the foam would be sucked from the surface with help of so called wet vaccuum cleaner. This device has a foam destroyer built in it. The project The elimination of oil pollution on contaminated concrete surfaces with foam in the framework of TANDEM program of the Industry Department of Czech republic was accepted by The Industry Department in Key words: Decontamination, oil pollution, foam, oil spill, surfactants, Úvod Průmyslová činnost přináší spolu s pokrokem v uspokojování narůstajících potřeb lidstva i řadu negativních projevů. Jednou z nich je možnost vzniku závažné havárie, která může být spojena s únikem nebezpečných látek. Kromě havárií a úniků v průmyslových a zemědělských podnicích se jedná stále častěji o únik ropných látek (RoL) na komunikaci při dopravních nehodách. Likvidaci úniku RoL při dopravních nehodách mají na starosti profesionální a dobrovolné hasičské záchranné sbory. Při téměř polovině všech dopravních nehod dochází k úniku ropných látek. Jedná se zpravidla o pohonné hmoty nebo o vytékající olej (L. Oháňka, HZS ČR, ústní sdělení, 2005). Havárie na komunikacích provází oproti zásahům ve výrobních závodech řada nepříznivých okolností : Zpravidla se nikdy nedá přesně určit místo a podmínky dopravní havárie. Jen málokdy jsou na místě vytvořeny podmínky pro zachycení unikající látky. U některých dopravních nehod zůstanou ve vozidlech uvězněny zraněné osoby, které je nutno vyprostit. Uniklá ropná látka často komplikuje provoz na komunikaci. Kontaktná adresa: Mgr. VOJTĚCH ŘEZNÍČEK 1) Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky, AF, MZLU v Brně, Zemědělská 1, , tel.: vojta.reznicek@seznam.cz Ing. VLADIMÍR DVOŘÁK 2) Decomkov spol. s.r.o., Pobočka Hradec Králové, Nezvalova 958, , tel: , decomkovhk@iol.cz

2 Také se stále častěji setkáváme s úniky transportovaných kapalin, jejichž likvidace je velmi komplikovaná z důvodů chemických vlastností unikajícího individua. Příkladem může být havárie cisterny převážející olej na D1 v září Do popředí se dostává i požadavek na vizuálně kvalitní dekontaminaci znečištěné plochy, kdy zvláště v oblastech pěších zón a náměstí je viditelnost skvrny RoL veřejností negativně hodnocena. HZS používá v současné době k likvidaci znečištění povrchu ropnou látkou pevné sorbenty. Nejčastěji jsou používány výrobky firem Reo Amos, Happy End a již tradiční produkt Vapex. Různé sorbenty mají různé vlastnosti, mezi významné patří aktivní povrch (vyjádřen v m 2 /g) a měrná hmotnost (g/cm 3 ). Např. velmi lehký sorbent (Vapex) je snadno unášen větrem a kontaminuje prostředí. Navíc, i po odstranění RoL z komunikace sorbenty zůstává na jejím povrchu film, který významně snižuje její průjezdnost a bezpečnost. V případě, že na kontaminovaném povrchu se nacházejí různé heterogenní praskliny, sorbent v nich zpravidla uvízne. Jen zřídka se ho podaří následně odstranit a on se stává zdrojem kontaminace pro okolní prostředí.. Charakteristika tenzidů Z těchto důvodů jsme se zaobírali možností vytvoření a rozpracování další metody. V návaznosti na předcházející práce a zkušenosti pracovišť jsme jako hlavní alternativu zvolili pěnu generovanou z vodného roztoku tenzidu. Tenzidy povrchově aktivní látky chemická sloučenina, která se rozpuštěná nebo dispergovaná v kapalině přednostně adsorbuje na fázovém rozhraní, tímto jevem je dána řada chemických nebo fyzikálně chemických vlastností důležitých z praktického hlediska ( ČSN ). Oproti sorbentům předpokládáme tyto výhody: 1. Kvalitní celková dekontaminace znečištěného povrchu. 2. Odstranění povrchového filmu RoL z komunikace. 3. Rychlost a efektivita zásahu. 4. Úspora nákladů na odstranění RoL při stejné či lepší účinnosti. 5. Ekologická likvidace odpadů vznikajících při zásahu. Charakteristika sorbentů Sypké a textilní sorbenty jsou látky v tuhém skupenství, různého chemického složení. Jejich společnou vlastností je velký povrch modifikovaný pro maximalizaci sorpce. Jsou vhodné zejména pro odstraňování tenkých vrstev uniklých kapalin na tenké ploše. Za jejich záporné vlastnosti musíme považovat jejich častou prašnost a špinavost (K. Orlíková, J. Márton, 1999). V současné době existuje na trhu velké množství výrobků tohoto druhu, dodávaných např. firmami: Reo Amos, Happy End a RLS s.r.o. Sorbenty Pro porovnání jsme vybrali jsme nejčastěji používané typy sorbentů odlišného složení (výrobce Happy End, Reo Amos): Absodan plus DN1 Öl - ex celoroční Textilní sorbent bílý Textilní sorbent hnědý

3 Materiál a metody Modelový povrch V první fázi projektu jsme vybírali vhodný modelový povrch pro laboratorní zkoušky, který by charakterizoval reálné pevné plochy beton, asfaltový povrch, zámkovou dlažbu. Jako modelový povrch jsme vytipovali neglazovanou stranu klasické obkladačky, respektive její výřez 5x5 cm. Tento povrch jsme následně používali pro testování kvality dekontaminace. Pracovní postup V první části projektu bylo cílem zhodnotit schopnost sorbentu dekontaminovat vybranou RoL - nový motorový olej M6AD a výsledky porovnat s hodnotami získanými při dekontaminaci modelového povrchu pěnou vybraných tenzidů. Vybraný modelový povrch jsme vždy kontaminovali stejným množstvím nového motorového oleje, nechali stanovený interval zasáknout a následně jsme plochu dekontaminovali. Dekontaminaci jsme prováděli vybranými zástupci buď textilních nebo sypkých sorbentů, nebo pěn generovaných z 5% vodných roztoků tenzidů. Po provedení dekontaminace jsme terčík vždy vysušili na konstantní hmotnost a gravimetricky vyhodnotili účinnost dle množství zbytkového oleje na dekontaminovaném povrchu. Blíže k metodice a hodnocení účinnosti dekontaminace viz. následující příspěvek Ing. V. Dvořáka. Po úspěšném ověření nové alternativy dekontaminace jsme se v další části experimentu zabývali testováním reálných podmínek dekontaminace na modelových površích jednalo se zejména o možnost dekontaminace mohutnějších vrstev oleje nebo opakovaného umývání znečištěného povrchu. Ověřovali jsme závislost kvality dekontaminace na koncentraci roztoku tenzidu, varianty dekontaminace s dynamickým promícháváním pěny pomocí kartáče nebo ponechání stanoveného množství pěny na znečištěném povrchu bez pohybu. Cílem prováděných zkoušek bylo vytipování vhodných podmínek pro zvolení nejlépe vyhovujících tenzidů, které lze doporučit pro použití v rámci zásahů Hasičských záchranných sborů České Republiky. Tenzidy a zvolená technologie byly prakticky odzkoušeny v rámci 2 terénních pokusů, uskutečněných se zástupci HZS ČR Královehradeckého kraje. Asfaltová plocha byla kontaminována olejem a následně bylo provedeno porovnání účinnosti dekontaminace pomocí sypkého sorbentu Absodan plus a pěny generované z vybraného tenzidu. Výsledky byly vyhodnoceny a konzultovány se zástupci HZS ČR. Výsledky a diskuze Zvolený modelový povrch se ukázal být vhodným zástupcem pro propustné materiály nejen z hlediska charakteru svého povrchu (jemně pórovitý), ale i z důvodu vysoké nasákavosti kapalinami. Právě vysoká nasákavost způsobila, že ač oproti dekontaminaci sorbentem vypadal povrch vizuálně lépe dekontaminován, celkové množství zbytkového oleje bylo v obou případech srovnatelné. To si vysvětlujeme hromaděním emulgátu uvnitř modelového povrchu. Celková kvalita dekontaminace je tedy dána nejen odstraněním oleje pěnou, ale i tím, že již zemulgovaný olej je výrazně mobilnější. V případě nenasákavých materiálů lze u naší metody předpokládat zvýšení účinnosti.

4 Obr. 1 Porovnání účinnosti odstranění znečištění z modelového povrchu různými způsoby dekontaminace. Množství zbytkového oleje zasáklého do modelového povrchu v % hm. Doba expozice oleje /min/ z 5% roz.tenzidu Textilní sorbenty Altapon DS Linka Bílý Hnědý Sypké sorbenty Adsodan plus Öl ex celoroční 5 34,3 35,7 22,8 23,1 25,1 32, ,0 63,4 64,8 54,6 60,5 66, ,8 101,1 84,0 90,7 91,8 91,1 Z obr.. č.1 vyplývá, že není výrazný rozdíl v účinnosti dekontaminace RoL mezi sypkými, textilními sorbenty i pěnou tenzidu v případě nasákavých materiálů. Současné sorbenty i pěna dokáží kvalitně odstranit volnou mobilní část oleje na modelovém povrchu. Obr. 2 Srovnání dekontaminace modelového povrchu pomocí pěny vybraného tenzidu (3) a sypkého sorbentu (III). Výběr tenzidů byl v první části spíše orientační. Domnívali jsme se, že definitivní činidlo se bude skládat ze směsi pečlivě vybraných tenzidů. Potvrdili jsme předpoklad, že modelový povrch byl po vlastní dekontaminaci čistý a suchý. Vizuálně vypadal čistěji, nežli v případě dekontaminace sorbentem ( viz. obr. č.2). Nicméně i v případě dekontaminace pomocí pěny tenzidu zůstaly na povrchu patrné zbytky olejové skvrny. Z toho lze usoudit, že olej zateklý do vnitřních struktur povrchu nebo velmi tenký film nasorbovaného oleje nelze sorbentem ani pěnou tenzidu odstranit. Následná dekontaminace plochy očištěné dříve sorbentem pěnou tenzidu tento závěr potvrdila. Povrch byl vizuálně čistější, ale stále bohužel zůstávají patrné zbytky znečištění. Toto znečištění zůstává i při opakované dekontaminaci pěnou. Účinnost dekontaminace modelového povrchu pěnou různých tenzidů byla posuzována z hlediska reologických vlastností použitých pěn tj., násobnost a poločas rozpadu. Bohužel jsme neobjevili přímou závislost dekontaminačních schopností pěny na jejich

5 reologických vlastnostech. Sledované vlastnosti pěn jsou důležité z hlediska ekonomiky naší metody i jejího uplatnění (stabilita roztoku ve formě pěny v průběhu celého zásahu) v praxi Poločas rozpadu pěny tenzidu (min) Násobnost pěny tenzidu Účinnost dekontaminace (% zbytkového oleje) 0 č.1 č.2 č.3 č.4 č.5 č.6 č.7 č.8 Obr. 3 Porovnání účinnosti dekontaminace (% hm. zbytkového oleje) pěnou různých tenzidů v závislosti na reologických vlastnostech pěny. V listopadu roku 2006 a v únoru roku 2007 byly provedeny 2 terénní pokusy, ve kterých jsme spolu se zástupci HZS ČR ověřovali možnost dekontaminace RoL pomocí pěny tenzidu v reálných podmínkách. Kromě nového motorového oleje jsme ověřovali účinnost dekontaminace i u dalších RoL - použitý motorový olej, nafta, kerosín, klasický benzín. Na povrch jsme nanesli zvolené množství vybranné ropné látky, po 10 minutách expozice jsme plochu dekontaminovali pomocí sorbentu či pěnou tenzidu. Při dekontaminaci sorbentem jsme jej pomocí kartáče roztíraly, promíchávali a následně zametli. V druhém případě jsme pěnu vytvořili z 10% roztoku tenzidu pomocí pěnogenerátoru PZ 9. Pěnu jsme aplikovali na znečištěnou plochu a krouživými pohyby ji pomocí dalšího kartáče roztírali. Po vlastní dekontaminaci jsme emulgát odsáli mokrým vysavačem (obr. č.4). Praktické zkoušky potvrdily původní předpoklady, neboť dekontaminace všech výše uvedených RoL byla úspěšná. V případě použití nafty, kerosinu či benzínu byla dekontaminace ovlivňována rychlým vypařováním kontaminantu do ovzduší a současným pomalým rozpouštěním podkladového materiálu. V případě použití obou typů olejů nového i vyjetého jsme zaznamenali výrazně lepší dekontaminaci v tom případě, kdy byl podklad mokrý. To lze vysvětlit hypotézou, že voda vytváří na povrchu tenkou vrstvu, která nedovolí RoL, mající hydrofóbní charakter, proniknout do hlubších vrstev materiálu. Při srovnání se sorbenty byla dekontaminace pěnami manuálně snažší a rychlejší. Vizuální porovnání dekontaminace povrchu pěnou a sorbentem bylo vyhodnoceno lépe pro plochu dekontaminovanou pěnou. č.9 č.10 č.11 č.12

6 Obr. 4 Odstraňování pěny z dekontaminovaného povrchu Závěr V průběhu experimentu jsme laboratorně i prakticky ověřili některé předpoklady. Potvrdili jsme, že pomocí pěny tenzidů lze kvalitně dekontaminovat povrch znečištěný RoL. Byly potvrzeny původní předpoklady o kvalitním vyčištění povrchového filmu RoL ze znečištěného povrchu. V další etapě výzkumu bude ověřena využitelnost popsané metody v terénních experimentech uskutečněných za různých klimatických podmínek. Literatura : 1. ČSN : Metody zkoušení tenzidů a detergentů, Praha ORLÍKOVÁ, K., MÁRTON, J.: Využití sorbentů v požární ochraně, Praha 1999, vydalo MV, ředitelství HZS ČR Súhrn Cílem naší práce bylo nalézt další způsob dekontaminace povrchu vozovky či jiné pevné plochy. Zaměřili jsme se na možnost použití roztoku vybraného tenzidu, z něhož by byla pomocí pěnogenerátoru vytvořena pěna. Ta by po nanesení na povrch vozovky byla roztírána pomocí kartáčů. Mechanický pohyb kartáčů by jednak přispěl k intenzifikaci tvorby emulgátu a k vyšší účinnosti pěny, ale také ke zvýšení stability pěny. Po dekontaminaci vozovky lze emulgát i pěnu odsát z povrchu pomocí tzv. mokrého vysavače, v jehož předloze by byl určitý objem zhášeče pěny. Projekt programu průmyslového výzkumu a vývoje TANDEM MPO ČR Likvidace ropných látek po kontaminaci tuhých povrchů pomocí pěn byl přijat u MPO v roce 2006 a je řešen s jeho finanční podporou.