Мұнайдан ластанған суды тазартуға болады
>Бүгінде ғылыммен айналысып, үлкен нәтижеге қол жеткізіп жүрген жастар бар. Тек олардың халық арасында насихаттау жағы кемшін түсіп жатыр. Осы ретте «Ұлттық ғылыми-техникалық ақпарат орталығы» АҚ жас ғалымдардың жұмысын көпшілікке танытуды мақсат тұтып отыр. Бұл жолы мұнаймен ластанған су көздерін тазартатын сорбент ойлап тапқан ҚазҰУ-дің химия факультеті, химиялық-физика және материалтану кафедрасының PhD докторы Кеңес Құдайбергеновпен сұхбаттасып, біраз жайтқа қанықты. Отызға жетпей орда бұзған жас ғалымның ғылыми жаңалығымен таныса отырыңыздар.
– Кеңес, сіз жас болсаңыз да ғылымда өз қолтаңбаңызды айқындаған азамтсыз. Бізді сіздің суға төгілген мұнай мен мұнай өнімдерінен тазартатын сорбентті ойлап тапқаныңыз қатты қызықтырды. Әңгімені осы ғылыми жобаларды қалай басталғанынан бастасақ?
– Суға төгілген мұнай мен мұнай өнімдерінен суды тазарту ісімен PhD доктарантурада оқып жүргенде шындап айналыстым. Әрине, тақыр жерде ештеңенің пайда болмайтыны белгілі. Жалпы сорбенттермен жұмыс істеуді студент кезімнен бастаған едім. Докторлық жұмысымды қорғауда соның пайдасы тиді. Сорбенттер әдетте қатты және жұмсақ зат күйде кездеседі. Оларды қандайда бір сұйық затқа араластырғанда ол белгілі бір сұйықтық пен газды бойына сіңіріп алатынымен ерекшеленеді. Бүгінде еліміз үшін суға төгілген мұнай мен мұнай өнімдерін тазарту маңызды мәселе болып тұр. Біздер суды тазартатын жеңіл және арзан өнімді шығарудың маңызы зор екенін түсініп, жаңа сорбентті ойлап табумен 2009 жылдан бері айланыса бастадым. Қазір Қазақстан дүниежүзінде мұнай өндіретін негізгі елдердің бірі. Сондықтан қара алтынды өндіру, тасымалдау барысында қоршаған ортаға біршама залал келтіні жасырын емес. Кейде күтпеген жерден төтенше жағдай орын алып, мұнай көп көлемде су мен жерге төгіледі. Мұндай жағдайда қоршаған ортаны сорбенттермен тазартудың мәні зор. Жалпы алғанда қоршаған ортаға төгілген мұнайдың залалын жоюдың бірнеше тәсілі бар. Кәсіби мамандар оны термиялық, механикалық, биологиялық, физика-химиялық әдіс деп бірнеше түрге бөліп қарастырады. Менің айналысым жүрген бағытым физика-химиялық адсорбция деп аталады.
Суға төгілген мұнайды сіздер күріш қауызынан жасалынған сорбент арқылы тазартандарыңызды естідік. Бұл рас па?
– Иә. Біздер ойлап тапқан сорбентті күріш қауызынан, яғни, ауылшаруашылығы дақылының қалдығынан дайындаймыз. Әдетте мұндай сорбенттерді дайындауда ғалымдар өнімді әзірлейтін шикізат қорының мол, арзан болуына және мұнайды бойына сіңіретін қасиетінің жоғары болуына бас мән беретінін айта кетуіміз керек.
– Күріш қауызының бірден сорбентке айналып кетпейтіні белгілі. Ауыл шаруашылығы дақылының қалдығын қалай дайын өнімге айналдыратындарыңызды тарқатып айтып берсеңіз.
– Бұл енді ғылымның жұмысы. Күріш қауызын зертханалық жағдайда термиялық және химиялық өңдеуден өткізгеннен кейін ғана қажетті сорбентке қол жеткіземіз. Бұдан кейін күріш қауызы ғылым тілінде көміртектенген сорбент деген атауға ие болады. Су бетінде қалқыған мұнайға зертханалық жолмен алынған сорбентті сеуіп, суды мұнайдан тазартуға болады. Біздер күріш қауызынан жасалған сорбентті сынақтан өткізгенде 1 грамм сорбент 15-18 грамм мұнайды бойына сіңіріп, суды жақсы тазартатына көз жеткіздік. Бұл үлкен көрсеткіш. Осылайша біздің сорбент өзінің тиімділігін көрсетті. Егер өңделмеген шикізат, яғни, таза күріш қауызының 1 граммы ластанған суға араластырғанда бар болғаны 1-2 грамм мұнайды бойына сіңіретінін байқадық. Күріш қауызы шемішкенің сыртқы қабығы сияқты біршама қатты болып келеді. Ал оны термиялық өңдеуден өткізгеннен кейін шикізат кристалдық фазадан аморфтық фазаға ауысып, жұмсақ затқа айналады. Тағы да айта түссек, күріш қауызы күрделі өңдеуден кейін сорбетке айналып, оны бойында көзге көрінбейтін кеуектер пайда болады. Осы ұсақ кеуектер суға төгілген мұнайды бойына сіңіретін қасиетке ие. Ал шикізатта мұндай кеуектер болмайды.
– Күріш қауызынан жасалынған сорбент тек қана мұнайды сіңіретін қасиетке қалай ие болатынын түсіндіріп берсеңіз. Өйткен су да, мұнайда сұйық зат емес пе? Бұл жағы оқырмандарымызға қызықты болатыны сөзсіз.
– Ойыңыз дұрыс. Мұнай мен су сұйық зат. Күріш қауызынан жасалған сорбент өзіне суды сіңірмей, қалайшы мұнайды ғана бойына сіңіріп алады деген логикалық сұрақ туындауы орынды. Осы ретте оқырмандарыңыздың назарын мына бір жайтқа аударғым келеді. Әдетте су мен мұнай өнімдерінен жасалған сұйықтықтарды араластырғанда бір-бірімен араласпайтынын байқаймыз. Неліктен? Өйткені, мұнай гидрофобты қасиетке ие, ал судың гидрофильді қасиеті басым. Сол себепті екі сұйықтық бір-бірімен араласып кетпейді. Күріш қауызын термиялық өңдеуден кейін, оны гидрофобтауға тура келеді. Мұндай өңдеуден кейін біздің сорбент бойына тек қана мұнайды сіңіретін қасиетке ие болады. Суға төгілген мұнайды тазартатын сорбенттерге қойылатын тағы бір талап, олар суға батпай су бетінде қалып жүруі шарт. Осы тұрғыдан алғанда біздің күріш қауызынан жасалған сорбент өзінің тиімділігін тағы да танытты деп айтуымызға болады. Сөз басында бірнеше сорбенттердің бар екенін айттым ғой. Қазіргі таңда өзге елдерде жасалған кейбір сорбенттер бойына мұнайды жақсы сіңіргенімен су түбіне батып, бірқатар қиындықтар туғызуда. Ал отандық сорбент ешқашан суға батқан емес. Өйткені күріш қауызы өте жеңіл. Бұл жерде біздер өнімді тиімді бағытта гидрофобтағанымызды мақтанышпен айта аламыз. Бұл біздің сорбенттің басты артықшылығы десек те болады.
Мұнай су бетіне төгілгеннен кейін атмасфера мен суды қатты ластайтыны жасырын емес. Бұдан басқа суда тіршілік ететін жануарлар әлеміне үлкен қауіп төндіретіні белгілі. Айталық, суға мұнай төгілген кезде су жағасында өмір сүретін құстардың қанаты мұнаймен майланып, олар ұша алмай қалады. Мұнай сумен араласпай беткі қабатын жауып қалады. Мұндай жағдайда су көздерінде оттегі алмасу үрдісі тоқтап, су жануарлары өліп кетеді. 2011 жылы Мексика түбегінде су түбіндегі мұнай сорып тұрған құбырлар жарылып, қоршаған ортағы орасан зор залал келгені есімізде. Ғалымдар осы оқиғадан кейін ластанған аймақта балықтар мутатцияға түсіп, құбыжық балықтар пайда болғанын айтқан еді. Осы тұрғыдан алғанда мұнаймен ластанған су көздерін тез арада тазартудың қаншалықты маңызы зор екенін аңғарамыз.
– Кеңес, әңгіме барысында күріштен жасаған сорбенттеріңіз су бетінде қалқыған мұнайды бойына жақсы сіңіретінін айттыңыз. Осы мұнайды бойына сіңірген сорбенттерді жинап алып, адам игілігіне жаратуға бола ма?
– Әрине, мұнайды бойына сіңіріп алған сорбенттен қайтадан қара алтынды бөліп алу маңызды мәселе. Осы тұрғыдан алғанда біз жобамызды біршама жетілдіруді қажетсінеді. Егер біздер күріш қауызынан жасалған сорбентті механикалық жолмен сығып, бойындағы мұнайды айырып алуға болады. Бірақ мұндай жағдайда сорбентті тағы бірнеше рет пайдалану қасиеті төмендейді. Әдетте сорбенттерді бір рет қана емес, үш-төрт рет пайдаланады. Өйткені, сорбентті дайындаудың өзіне біраз шығын шығатыны белгілі. Бүгінде біздер күріш қауызынан жасаған сорбентті үш-төрт рет қайтара пайдаланудың мүмкіндіктерін қарастырып жатырмыз. Бұл бағытта бірнеше тәсілдер бар. Болашақта тиімді тәсілді қолданып, сорбенттің өміршеңдігін арттырмақшымыз. Бұл мәселе оң шешімін тапқан жағдайда, күріш қауызынан дайындалатын сорбентті өндірістік деңгейде өндіру мүмкіндігіне жол ашылуы мүмкін. Қазіргі таңда қоршаған ортаны қорғау саласында синтетикалық сорбенттер қолданылып жүр. Оларды сығып, бойындағы мұнайды бөліп алғаннан кейін синтетикалық сорбенттер бірден өз қалыпа келеді. Ал біздің сорбентті сыққанда оның құрылымы өзгеріп, мұнай сіңіру деңгейі төмендеп кетеді.
Бұл мәселені шешудің жолдары бар ма?
– Бар. Айталық, органикалық ерітінділерді қолданып, сорбентке зиян келтірмей, оның бойындағы мұнайды бөліп алуға болады. Болмаса термиялық әдісті қолданып, жоғары температурады мұнайды қыздырып, одан сорбенттен бөліп алудың жолдар бар. Алдағы уақытта біздер тиімді тәсілді ойлап табатын боламыз. Мен докторлық жұмысымда дайындаған су бетіндегі мұнайдың қалыңдығын, судың температурасын негізге алып, сорбенттерді қандай көлемде дайындау қажеттігін есептеп шығардым. Сорбенттерге қатысты мұндай өлшемдерде суды тазартуда маңызды рөл атқарады.
– Еліміздегі мұнай компаниялары сіздердің жобаларыңызға қызығушылық танытты ма?
– Өкінішке орай, отандық мұнай компаниялар экологиялық мәселелерді шешуге бағытталған ғылыми жобаларға аса көңіл бөлмейді. Оларды мұнайды мүмкіндігінше көп өндіруге бағытталған ғылыми жобалар қызықтырады. Сондықтан болса керек, біздің жобамызға қызығушылық танытқан компаниялар болған жоқ.
– Күріш қауызынан сорбент жасауда көптеген іс-тәжірибелерді зерттеп, бұл бағытта көп ізденген шығарсыз. Қазір дүниежүзі ғалымдар қандай заттардан сорбенттер жасап жатыр?
– Иә, докторлық жұмысты жазғанымда АҚШ, Германияға барып олардың іс-тәжіибесімен бөлістім. Зерттеу барысында дүниежүзі ғалымдары мұнаймен ластанған суды табиғи қалдықтармен, яғни, жаңғақ қабығы, ағаш пен банан қабығы, бидай сабағынан дайындағанын байқаймыз. Осылардың ішінде орыс ғалымдарының графиттен жасаған сорбенттері бойына көп мөлшерде мұнайды сіңіретінімен ерекшеленуде. О баста графиттен жасалған 1 грамм сорбент 40 грамм мұнайды бойына сіңіретінін естігенде таңқалдым. Кейіннен ғылыми мақалалармен мұқият танысқанымда, оның растығына көзім жетті. Сондықтан қазіргі таңда су бетіне мұнай төгілгенде, көптеген мұнай компаниялары графиттен жасалған сорбентпен суды тазартып жүр. Осы ретте графиттен дайындалатын сорбенттің біршама кемшін тұстары бар екенін де айта кетуіміз керек. Біріншіде, ол өте жеңіл. Сондықтан ластанған аймаққа тікұшақпен сепкенде ол желдің әсерінен айдалаға шашылып кетеді. Қазіргі таңда орыс ғалымдары бұл мәселені шешумен айналысып жатыр. Екіншіде, оның құны өте қымбат.
– Әңгімеңізге құлақ қойғанымда, сорбенттердің көпшілігі термиялық жағдайда өңделетінін байқадым. Бұл шикізатты жоғары температурада қыздырып алу емес пе? Мұндай өңдеу барысында шикізаттар күлге айналып кетпей ма?
– Термиялық өңдеу барысында арнайы пештер мен реакторлар қолданылады. Шикізат атмасфералық жағдайда қыздырылмайтындықтан ол күл болмай көміртекке айналады. Бұдан басқа шикізатты өртеу барысында түрлі газдар пайдаланамыз. Соның арқасында көміртегі атомдарынан құралған кеуектенген өнімді алынады. Оның кеуектерін электрлі үлкейткіш құралдар алуға көруге болады.
Сұхбаттасқан Нұрлан ЖҰМАХАН.
"ҰҒТАО" АҚ Қоғаммен байланыс бөлімі.
