نیتریت ماده ای است که در صنعت از آن به عنوان نگهدارنده گوشت و فرآورده های گوشتی استفاده می شود؛ بنابراین بیشترین مقدار نیتریت را که از آن به عنوان یکی از آلاینده های زیست محیطی نام برده می شود می توان در پساب کارخانه های تولیدکننده سوسیس و کالباس پیدا کرد.

با توجه به الزامات زیست محیطی و استانداردهایی که در این زمینه تدوین شده، وقتی این کارخانه ها می خواهند پساب هایشان را در محیط زیست رها کنند باید مقدار نیتریت موجود در این پساب ها را به حد استاندارد برسانند.

بدیهی است حذف آلاینده های زیست محیطی از اهمیت زیادی برخوردار باشد. در گذشته برای حذف این گروه از آلاینده ها از روش های وقت گیر و گرانقیمت استفاده می شد که این ویژگی ها محدودیت هایی ایجاد می کرد.

از این رو طرح تحقیقاتی جدیدی در پژوهشگاه صنعت نفت مورد توجه قرار گرفت که به سنتز نانو جاذب های اختصاصی برای انواع مختلف آلاینده های زیست محیطی اختصاص دارد.

دکتر طاهره پورصابری، رئیس گروه پژوهش، تجزیه و ارزیابی مواد پژوهشگاه صنعت نفت در اشاره به ویژگی منحصربه فرد نانو مواد می گوید: ما با توسعه علم نانو تصمیم گرفتیم از ویژگی های نانو ذرات برای به دام انداختن این آلاینده ها و حذف آنها از پساب استفاده کنیم. یکی از ویژگی های نانومواد این است که سطح گسترده ای دارد و استفاده از آن در حجم بسیار کم هم می تواند ما را به نتیجه مطلوب برساند. در صنعت به کمک مقدار کمی از نانو جاذب ها می توانیم حجم قابل توجهی از این آلاینده ها را به دام اندازیم. به این ترتیب سنتز نانو جاذب ها را به عنوان یک طرح پژوهشی در دستور کار قرار دادیم، اما یکی از محدودیت ها و مشکلاتی که پس از ساخت این نانو جاذب ها با آن مواجه شدیم این بود که چگونه می توانیم این نانو مواد را در مرحله بعدی از محیط خارج کنیم.

رئیس گروه پژوهش، تجزیه و ارزیابی مواد همچنین می افزاید: برای جداسازی نانو مواد می توان از فیلتر استفاده کرد. روش دیگر این است که می توان از طریق سانتریفیوژ نانو مواد را از محیط خارج کرد. از آنجا که نانو مواد ساختار بسیار کوچکی دارد و از خیلی فیلترها براحتی عبور می کند، استفاده از این روش نمی توانست راهکار مناسبی برای خروج نانو جاذب ها از محیط باشد.

سانتریفیوژ نیز روشی زمانبر است و محدودیت های خودش را دارد و به این نتیجه رسیدیم که اگر بتوانیم به نانو ذرات، خواص مغناطیسی القا کنیم می توانیم به آسانی و به کمک یک آهن ربا آن را از محیط جدا کنیم.

علاوه بر این پس از جداسازی نانو ذرات می توانیم باز هم از این جاذب ها برای به دام انداختن نیتریت استفاده کنیم. نتیجه آزمایش ها و بررسی های انجام شده نشان می دهد ویژگی نانو جاذب ها حتی پس از پنج بار استفاده مجدد تغییر چندان زیادی ندارد. در این فرآیند چیزی از دست نمی دهیم.

همچنین زمان جداسازی نیتریت از پساب نیز به مراتب کاهش پیدا می کند. در این طرح پژوهشی برای جداسازی نیتریت از نانو جاذب های مغناطیسی اکسید آهن استفاده کردیم. این نانو جاذب به طور اختصاصی نیتریت را از محیط جدا می کند و روی دیگر آلاینده ها اثر چندانی ندارد.

علاوه بر پساب کارخانه های تولیدکننده سوسیس و کالباس می توان در هر جای دیگری که ردپایی از نیتریت در آن یافت شود از این نانو جاذب ها استفاده کرد که مورد تائید سازمان پژوهش های صنعتی قرار گرفته است.

با توجه به کارایی این نانو جاذب ها تصمیم گرفتیم برای حذف اختصاصی دیگر آلاینده های زیست محیطی نیز از نانو جاذب های دیگری استفاده کنیم.

از آنجا که این روزها استفاده از گرافن در بسیاری از زمینه ها مورد توجه قرار گرفته برای ساخت نانو جاذب بعدی گرافن انتخاب شد بنابراین در مراحل بعدی پس از سنتز نانو گرافن آن را مغناطیسی کردیم. گرافن ساختار سه بعدی دارد، بنابراین می توان از حجم کمتر آن استفاده کرد.

از این نانو جاذب برای حذف جیوه بهره بردیم. این دومین نانو جاذبی است که در گروه پژوهش تجزیه و ارزیابی مواد این پژوهشگاه سنتز شده و اکنون در سازمان پژوهش های صنعتی در حال بررسی است تا مورد تائید قرار گیرد. پورصابری می افزاید، در ادامه این پژوهشگاه قصد دارد پس از مذاکره با ستاد توسعه نانو فناوری این نانو جاذب ها را به تولید انبوه برساند.

به دنبال ردپای گوگرد عنصری

یکی از دیگر طرح های مطرح در گروه پژوهش تجزیه و ارزیابی مواد پژوهشگاه صنعت نفت، تدوین روشی برای اندازه گیری میزان کل گوگرد عنصری در نمونه های گاز طبیعی یکی از میادین گازی کشور است. در دنیا فقط دو کشور کانادا و چین امکان تجزیه و آنالیز گوگرد عنصری را دارند.

خوشبختانه محققان کشور موفق شده اند دانش فنی این کار را در کشور توسعه دهند. به گفته پورصابری، گوگرد عنصری نه تنها به ایجاد خوردگی در لوله ها منجر می شود، بلکه می تواند موجب مسدود شدن خطوط لوله نیز شود.

اگر بخواهیم در یک میدان نفتی، پالایشگاهی راه اندازی کنیم، مقدار گوگرد عنصری به عنوان یکی از فاکتورهای اصلی باید اندازه گیری شود. دستیابی به این توانایی در کشور نه تنها می تواند راهکاری برای جلوگیری از خروج ارز از کشور باشد بلکه مسأله مهم دیگر این است که وقتی کپسول های نمونه برداری شده از میادین گازی برای تجزیه و آنالیز به کشورهای کانادا و چین فرستاده می شود، کارفرما نمی تواند هنگام آنالیز نمونه حضور داشته باشد، اما وقتی این کار در کشور انجام شود، نماینده کارفرما در جریان کار قرار می گیرد.

وقتی می خواهند در یک منطقه، پالایشگاهی راه اندازی کنند باید نسبت به ترکیب گازهایی که از چاه نفت خارج می شود، یک دید کلی وجود داشته باشد. گوگرد عنصری یا همان S۸ ترکیبی است که در آن هشت گوگرد به هم متصل شده و حلقه گردی را تشکیل می دهند.

در فشار و دمای زیاد چاه وجود گوگرد عنصری مشکلی ایجاد نمی کند، اما وقتی گاز استحصال می شود، به تبع آن فشار و دمای محیط نیز کاهش می یابد و گوگرد عنصری در چنین شرایطی کلوخه می شود.

کلوخه شدن گوگرد می تواند تبعاتی به همراه داشته باشد که از آن جمله می توان به گرفتگی لوله های نفتی در مسیر اشاره کرد که در طراحی پالایشگاه، محدودیت ها و مشکلاتی ایجاد می کند.

پورصابری از دستیابی به این توانمندی در پژوهشگاه صنعت نفت خبر داده و می گوید: در فاز اول این پروژه، این گروه پژوهشی مقداری گوگرد عنصری آنالیز می شود. در مراحل بعدی باید حلال مناسبی انتخاب کرد که بتواند گوگرد را در خود حل کند. ما در کشور چند میدان گازی داریم که این مشکل را دارند، اما یک میدان گازی مشترک را انتخاب کرده ایم. کشوری که زودتر به فناوری استحصال گاز دسترسی پیدا کند برنده است. این روش می تواند مشکل گوگرد عنصری در این میدان گازی مشترک را از میان بردارد. اگر این مشکل برطرف نشود بنیان پالایشگاهی که قرار است در این میدان احداث شود از اساس اشتباه خواهد بود و ما را به موفقیت نمی رساند.

نگاهی به فعالیت های گروه پژوهش تجزیه و ارزیابی مواد

گروه پژوهش تجزیه و ارزیابی مواد یکی از گروه های پژوهشی زیرمجموعه پردیس انرژی و محیط زیست است که به عنوان یکی از آزمایشگاه های معتمد سازمان حفاظت محیط زیست معرفی شده است. این گروه، خدمات علمی و آزمایشگاهی متعدد به صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی ارائه می کند.

نمونه برداری و آنالیز نمونه های گازی، آنالیز بیومارکرها یا نشانگرهای زیستی به منظور منشایابی آلودگی ها، آنالیز آلودگی های زیست محیطی و همچنین آنالیز نمونه های گمرگی به منظور تشخیص سوخت های سوبسیددار در کامیون هایی که سوخت حمل می کنند از دیگر توانمندی های این گروه است.

از مهم ترین طرح های تحقیقاتی در این گروه پژوهشی می توان به طرح تهیه شناسنامه منابع گازی تعیین شده از سوی مدیریت نظارت بر تولید نفت و گاز اشاره کرد.

آنالیز گازهای همراه و ارزیابی نتایج حاصل به منظور استفاده از طرح خاموش سازی مشعل ها از دیگر طرح های تحقیقاتی این مرکز است. گازهای همراه، گازهایی است که از منابع نفتی ساطع می شود.

در حالت طبیعی این گازها سوزانده می شود. در گروه پژوهش تجزیه و ارزیابی مواد از این گازها نمونه برداری می شود و پس از آنالیز نمونه، می توان نتیجه گیری کرد آیا این مشعل مقرون به صرفه است که خاموش شود یا می توان گازهای همراه آن را جمع آوری کرد و به عنوان خوراک در پالایشگاه ها مورد استفاده قرار داد.

یکی از دیگر طرح های پژوهشی این گروه که اکنون در حال انجام است، بررسی مشخصات فیزیکی و شیمیایی ترکیبات موجود در گازها و مایعات گازی فوق ترش چاه های ژوراسیک مسجد سلیمان است.

در این چاه ها ۱۵ تا ۲۵ درصد حجمی گازها را H۲S تشکیل می دهد که منبعی غنی از گوگرد است. از این گاز گوگرد در تهیه انواع مختلفی از کودهای گوگردی و اسید سولفوریک استفاده می شود. در حقیقت این مرکز درصد H۲S موجود در این چاه ها را تعیین می کند تا بر این اساس بتوان نتیجه گیری کرد از این گاز به عنوان خوراک در چه زمینه ای می توان استفاده کرد