Zaštita životne sredine

 

 

Nafta i njeni derivati su osnova modernog industrijskog razvoja, ali nažalost istovremeno i osnovni zagađivači životne sredine. Zagađivanje životne sredine naftom i derivatima je najmasovnije i najšire rasprostranjeno, počev od individualnih uticaja od strane čoveka kao korisnika motornih vozila i drugih mehaničkih sistema do kontinualnog uticaja svih grana industrije i svih oblika privrednih delatnosti. Saglasno svim dosadašnjim rezultatima istraživanja, sve vrste maziva neupotrebljavana i upotrebljavana ili otpadna, smatraju se štetnim kontaminantima životne sredine.

 

Sva maziva, a otpadna naročito, uništavaju mikrofloru zemljišta i čine ga neplodnim za duže vreme jer se biološki teško i sporo razgrađuju. I u veoma malim koncentracijama vodu čine neupotrebljivom za piće, kako zbog mirisa i ukusa, tako i zbog opasnosti za zdravlje. Produkti sagorevanja predstavljaju opasne kontaminante atmosfere. Kada se radi o otpadnim uljima, stepen opasnosti povećava se u zavisnosti od dužine upotrebe i težine uslova rada.

 

Sirova nafta predstavlja mešavinu:

  • Ugljovodonika – parafina, naftena i aromata (više od 75%)
  • Organskih jedinjenja (S, N, O)
  • Metala (V, Ni, Fe...)
  • Organskih i neorganskih soli
  • Vode

 

Elementarni sastav sirove nafte:

  • Ugljenik (C)                            83,9 – 86,8 %
  • Vodonik (H)                           11,0 – 14,0 %
  • Sumpor (S)                            0,06 – 8,00 %
  • Azot           (N)                        0,02 – 1,70 %
  • Kiseonik (O)                          0,08 – 1,82 %
  • Metali                                     0,00 – 0,14 %

U skladu sa sadržajem ugljovodonika sirove nafte su podeljene u tri osnovne grupe:

  1. PARAFINSKE – Sadrže preko 75% parafina. To su lake nafte (gustina na 150C < 870 kg/m3) bogate lakim i srednjim destilatima. Ostatak od atmosferske destilacije pogodan je za proizvodnju baznih ulja visokog indeksa viskoznosti.
  2. NAFTENSKE – Sadrže preko 70% naftena. To su srednje nafte (gustina na 150C: 870 – 920 kg/m3) siromašne lakim frakcijama. Atmosferski ostatak (do 80%) pogodan je za proizvodnju baznih ulja naftenskog tipa koju karakteriše niska tačka stinjavanja i nizak indeks viskoznosti.
  3. AROMATIČNE/ASFALTNE – Sadrže više od 60% aromatičnih prstenova. To su teške nafte (gustina na 150C: 920 – 1000 kg/m3) i vrlo teške nafte (gustina na 150C > 1000 kg/m3)sa visokim sadržajem visokomolekularnih smolastih materija i asfaltena.

Prema sadržaju sumpora sirove nafte dele se na:

  • Niskosumporne                    ≤ 0,5 %S
  • Srednjesumporne                0,51 – 1,0 %S
  • Visokosumporne                  1,01 – 3,0 %S
  • Vrlo visokosumporne          > 3,0 %S

Od vrste sirove nafte zavisi izbor tehnologije prerade. Glavni tehnološki procesi:

  • DESTILACIJA (atmosferska destilacija, vakuum destilacija)
  • KREKING (prevođenje viših ugljovodonika u niže različitim postupcima: termički kreking, visbrejking, katalitički kreking, hidrokreking)
  • REFORMING (proizvodnja visokooktanskog iz primarnog benzina)
  • POLIMERIZACIJA (katalitički postupak za dobijanje visokooktanskih komponenti za benzin)
  • IZOMERIZACIJA (katalitički proces za dobijanje visokooktanskih proizvoda)
  • HDS procesi (predhode svim katalitičkim procesima za izdvajanje sumpora)

Atmosferskom destilacijom vrši se razdvajanje frakcija iz sirove nafte različitih tačaka ključanja bez strukturalnih promena. Proizvodi koji se dobijaju ovim procesom prerade su: naftni gasovi (C1 – C4), laki gazolin, primarni benzin, dizel gorivo i atmosferski ostatak. Atmosferski ostatak je sirovina za proces vakuum destilacije pri čemu se kao produkti dobijaju:  vakuum gasno ulje, uljni destilati i vakuum ostatak. Uljni destilati su sirovina za proizvodnju baznih ulja koja se po odgovarajućoj formulaciji namešavaju sa aditivima pri čemu se dobijaju maziva ulja.

 

Uticaj baznih ulja na životnu okolinu

Bazna ulja se dobijaju različitim tehnološkim postupcima:

  • Kisela rafinacija – zastarela, napuštena tehnologija uz korišćenje H2SO4. Veliki zagađivač.
  • Solventna rafinacija – najčešće zastupljena n-metil-piralidonom, dok se ekstrakcija furfuralom napušta zbog velikog zagađenja.
  • Hidrorafinacija – katalitički proces kojim se smanjuje sadržaj aromata, poboljšava oksidaciona stabilnost, indeks viskoznosti i dr. Tehnologija koja je sve više zastupljena.
  • Deparafinacija – poboljšava tačku tečenja ulja.

Neželjeni sastojci baznih ulja koji štetno utiču na životnu okolinu su:

  • Sumporna jedinjenja koja su prisutna u sirovoj nafti, a nastaju i u toku prerade.
  • Azotni oksidi koji postaju termičkom i katalitičkom razgradnjom mnogih kompleksnih azotovih jedinjenja.
  • Naftenske kiseline koje postoje u naftama, a postaju razgradnjom kiseoničnih jedinjenja nekim rafinerijskim procesima.
  • Aromati postoje u naftama i nastaju u toku procesa prerade.

Mnogi od ovih produkata postoje u sirovim naftama, a nastaju i u toku procesa prerade nafte. Najviše problema stvaraju jedinjenja sumpora. Ove štetne supstance treba u što većoj meri smanjiti u rafinerijskoj preradi razvijenim tehnološkim procesima i ne treba dozvoliti da se nađu u baznom ulju i dalje u finalnom mazivom ulju čijom se primenom zagađuje životna sredina.

Kada se radi o retkim i kratkotrajnim kontaktima sa dobro rafinisanim baznim uljima (solventna ili hidrorafinacija), ne bi trebalo da dođe do bilo kakvih posledica toksičnih dejstava. Međutim, pri čestim i dugotrajnim kontaktima one se ne mogu potpuno isključiti. Mogu se pojaviti nadražaji kože i dermatitis, što zavisi od stepena rafinisanosti.

 

Uticaj aditiva na životnu okolinu

Aditivi koji se danas koriste za proizvodnju maziva ne predstavljaju veliku opasnost za zdravlje korisnika. Međutim, ne isključuje se mogućnost toksičnog ponašanja aditiva kada se radi o većim koncentracijama i dužem kontaktu sa njima ili mazivima. To naročito važi ako se ne koristi zaštitna oprema i ne vodi računa o higijeni.

Veliki broj štetnih aditiva je izbačeno iz upotrebe:

  • jedinjenja olova zbog toksičnosti
  • fenil-2-naftil amin (antioksidant) zbog kancerogenosti
  • natrijum nitrit (inhibitor rđe) zbog kancerogenosti
  • triaril fosfat (zaštita od habanja) zbog štetnog uticaja na nervni sistem
  • hlorovani ugljovodonici zbog toksičnog uticaja na jetru i bubrege

 

Uticaj maziva na životnu okolinu

Toksičnost i kancerogenost komercijalnih maziva, kao što se može zaključiti, zavisi od osobina baznih ulja i koncentracije i karaktera aditiva. Maziva, proizvedena od dobro rafinisanih baznih ulja i savremenih paketa aditiva ne pokazuju neko primetno toksično svojstvo, ali se ne isključuje mogućnost da u slučaju dužeg i češćeg kontakta, dođe do nadražaja kože, alergije ili dermatitisa. Ako sadrže lako isparljive ugljovodonične rastvarače može se pojaviti problem sa disajnim organima.

Veoma male koncentracije ulja u pitkoj vodi izazivaju akutne smetnje kod ljudi kao što su: mučnina, povraćanje i dijareja. Negativan uticaj je prisutan i na floru i na faunu. Veoma male količine ulja u organizmu ptice dovodi do negativnih procesa u aktivnosti enzima, promeni strukture vezivnog tkiva i drugo. Ulje i emulzije u vodi mogu praktično uništiti produkciju algi i planktona, čime se direktno smanjuje količina hrane za ribe. Uljne mrlje na površini vode remete režim razmene kiseonika (aeracije), smanjuje uticaj svetlosti i kroz to ometa proces fotosinteze. Sadržaj štetnih jedinjenja (policiklični aromati, sumpor i drugi) se smanjuje i ograničava sa modernizacijom tehnoloških postupaka prerade nafte.

 

Uticaj iskorišćenih (otpadnih) maziva na životnu okolinu

Bez obzira na stepen rafinacije baznih ulja od kojih se proizvode i bez obzira na koncentraciju i karakter aditiva koje sadrže, otpadna maziva ulja često karakterišu toksičnost i kancerogenost. Nosioci takvih osobina su različiti kontaminanti i degradacioni proizvodi ulja što postaju u toku upotrebe. Stepen toksičnosti i potencijal kancerogenosti zavise od koncentracija i karaktera kontaminanata, odnosno degradacionih proizvoda. Koncentracije kontaminanata i degradacionih proizvoda zavise od dužine upotrebe ulja, uslova rada i nekih karakteristika motora ili industrijskih sistema.

Od stranih kontaminanata registrovani su:

  • jedinjenja olova i drugi proizvodi sagorevanja goriva, te policiklični aromati poreklom iz goriva – kod motornih ulja,
  • polihlordifenili i polihlortrifenili,
  • različiti rastvarači, hlorovani ugljovodonici,
  • opiljci metala kod ulja za rezanje,
  • mikroorganizmi kod otpadnih emulzija

U toku jednog perioda korišćenja, u ulju za dizel motore koncentracija policikličnih aromata poraste deset, a u ulju za benzinske motore sto puta. To znači da su otpadna ulja iz benzinskih motora veći ekološki problem od ulja iz dizel motora. Međutim, i kod dizel motora ekološki problem predstavljaju čvrste čestice u izduvnim gasovima. Na njima se adsorbuju ugljovodonici nesagorelog goriva i nesagorelog ulja.

 

Tretman otpadnih maziva

Pored sve veće brige o prikupljanju otpadnih ulja, ogromna količina se izgubi na različite načine. Postoje mnoge mogućnosti, a najčešće se spominju sledeće:

  • prosipanje prilikom manipulisanja
  • curenje zbog neispravnosti ambalaže, industrijskih sistema i motora
  • sagorevanje tokom upotrebe
  • prosipanje prilikom zamene i nekontrolisano bacanje u smeće, zemljište, kanalizaciju, vodotokove

Najveći ekološki problem predstavljaju individualna putnička vozila, odnosno vozači koji ulje menjaju sami i najčešće ga bacaju gde stignu.

Metode tretmana otpadnih ulja su sledeće:

  • Spaljivanje
  • Rerafinacija
  • Regeneracija

Otpadno ulje može da bude direktno spaljeno u odgovarajućem postrojenju. Spaljivanje se vrši u specijalnim pećima u kojima je obezbeđeno trenutno sagorevanje na temperaturama iznad 1.200 0C i potpuna kontrola dimnih gasova. Otpadne mazive masti se spaljuju jer se ne mogu regenerisati ili rerafinisati. U slučaju spaljivanja otpadnih maziva, neophodna je precizna i pouzdana kontrola emisije štetnih materija koje se stvaraju kao produkti sagorevanja kao npr: Pb, Ba, Ca, Mg, Zn, Al, Cr, Cu, Fe, Si i Sn koji potiču od metal-organskih jedinjenja – aditiva. Od drugih neorganskih elemenata čije je prisustvo značajno treba posebno izdvojiti: S, N, P, Cl i Br. Mora se voditi precizna kontrola svih prisutnih nepoželjnih primesa kako bi se sprečilo nekontrolisano izdvajanje vrlo štetnih kiselih oksida: NOX, N2O, SO2, P2O5 kao i neke halogene kiseline, policiklična organska jedinjenja koja nastaju iz odgovarajućih policikličnih aromatskih jedinjenja.

 

Rerafinacijom se proizvode rerafinisana bazna ulja, koja se koriste za proizvodnju novih maziva. Nakon izdvajanja grubih mehaničkih nečistoća kombinuju se operacije kao što su atmosferska i vakuum destilacija, solventna ili hidrorafinacija i druge. Sve veći broj je kompanija u svetu koje se  bave rerafinacijom, odnosno proizvodnjom rerafinisanih baznih ulja.

 

Regeneracija je relativno jednostavan postupak. Od operacija koriste se gravitaciono taloženje vode i drugih grubih kontaminanata, odvajanje ulja dekantovanjem, te filtriranje ili centrifugiranje. Može se obavljati na lokaciji korisnika, a primenjuje se na hidraulična, reduktorska, turbinska i kompresorska ulja, kod kojih nije došlo do degradacionih promena hemijske prirode.

 

Motorna ulja se ne mogu regenerisati. Ona su kontaminirana proizvodima oksidacije i termičkog razlaganja ugljovodonika, degradacionim proizvodima aditiva, vodom, gorivom, česticama ugljenika i metala, te različitim spoljašnjim kontaminantima. Ova ulja se usmeravaju na rerafinaciju, ukoliko zadovoljavaju uslove u pogledu sadržaja hlora i polihlordifenila.