3.Применение нефти

Одно из перспективных направлений в нефтехимии — биохимическая переработка нефтяных углеводородов для получения белковых веществ. Работы были начаты во Франции еще в 1957 г., но в последние годы актуальность их значительно увеличилась. Это объясняется растущей диспропорцией между народонаселением Земли и производством пищи. Как известно, население земного шара превысило 5 млрд. человек. Ожидается, что при существующих темпах роста к 2010 г. на Земле будут жить почти 8 млрд. человек. Уже сейчас, по данным журнала «Сайенс» (США), около 500 млн. людей в мире испытывают недостаток в продуктах питания. Как сообщает директор Марсельской лаборатории А. Шампанья, недостаток животного белка в настоящее время достигает 3 млн. тонн, т. е. 15 млн. тонн мяса. По другим материалам, этот дефицит составляет 40 – 60 млн. тонн в год. Журнал «Сайенс» пишет о том, что мир недополучает в год 25 млн. тонн хлебопродуктов. В связи с этим проблема получения искусственной пищи стоит особенно остро. Предлагают различные способы изготовления белка. Один из них, наиболее обнадеживающий, — его производство из нефти. Разработка этой идеи принадлежит немецкому ученому Феликсу Юсту (1952 г.). Технология получения синтетического белка из нефти проста. Углеводороды используют для получения парафина. В него добавляют соли азота, фосфора, калия и других элементов. Из этой массы и воды приготовляется питательная среда. В нее при определенной кислотности и температуре 32-34° С «засевают» бактерии Candida quillirmondi, которые образуют так называемую чистую культуру — закваску для выращивания в промышленных условиях белковой массы. За несколько часов микроорганизмы «съедают» парафин и образуют белок. За сутки 1 тонна культуры дает до 400 тонн белка. По сравнению с другими питательными средами для бактерий парафин очень экономичен. В этом случае 1 кг нефти дает 1 кг белка, а, например, 1 кг сахара — всего 0,5 кг белка.

Пока синтетический белок идет в сельское хозяйство на откорм животных и птиц, хотя при этом возникает слишком много довольно-таки сложных проблем. Но и в меню человека давно уже прочно вошли некоторые продукты, приготовленные из нефти. Наверное, не все знают, что масло в шпротах — это продукт нефтехимии .Не следует забывать, что нефть — это сырье для получения керосина, бензина, смазочных масел, т. е. всего того, без чего невозможна современная эксплуатация автомашин, самолетов, ракет. Не будет ошибкой, если сказать, что нефть — это не только будущий продукт питания людей, но и нынешняя «пища» моторов.

4. Влияние нефти и нефтепродуктов на биоценозы

1. Источники и причины загрязнения биоценозов нефтью и нефтепродуктами

В настоящее время в мире ежегодно добывается более 4,0 млрд. т сырой нефти, при добыче, транспортировке и переработке которой теряется около 50 млн. т нефти и нефтепродуктов. В результате значительные территории суши и обширные морские и океанские акватории загрязняются нефтяными углеводородами

Основными источниками загрязнения нефтью и нефтепродуктами почв и поверхностных вод суши являются нефтепромыслы на суше и континентальном шельфе, нефтераспределительные пункты и базы, автомобильный транспорт, предприятия нефтеперерабатывающей промышленности. Причиной загрязнений бывают, как правило, грубые нарушения технологии добычи, переработки и системы распределения нефти и нефтепродуктов и различные аварийные ситуации, при которых происходят разливы нефти, нефтепродуктов и вод, содержащих нефть. К ним относятся:

• пластовые воды, характеризующиеся высокой минерализацией и средним содержанием нефти около 3 г/л;

• законтурные воды нефтяных пластов и сточные воды, полученные в результате отделения пластовых вод при первичной подготовки нефти;

• подземные воды и буровые растворы, содержащие нефть;

• сточные воды нефтепереработки, содержащие до 10 г/л нефти.

Очистку вод, содержащих нефть, производят непосредственно на промыслах, но действующие установки, как правило, малоэффективны. Ошибки и технические неполадки в процессе бурения и эксплуатации скважин приводят к «залповым» выбросам нефти и нефтяного газа, что вызывает локальные, но очень сильные загрязнения окружающей среды. При выбросах газа («газовых шапок») нефтяных месторождений его компоненты осаждаются на поверхности суши и водоемов, загрязняют растительный покров, проникают с атмосферными осадками в глубь почвы.Значительное количество нефти и нефтяных углеводородов поступает в биосферу при ее переработке. По мере того как возрастает глубина переработки нефти, увеличивается и количество стоков, которые отличаются более сложным составом и включают разнообразные токсические соединения, в том числе пропан, бутан, этилен, фенол, бензол и другие углеводороды. Серная кислота, используемая в больших количествах в нефтехимии, — один из наиболее вредных для окружающей среды отходов нефтепереработки. Крупнотоннажные сернокислотные отходы содержат в зависимости от технологии производства от 8 – 10 % до 80 – 85 % Н2SО4 и от 2 – 3 % до 10 – 15 % нефтяных углеводородов, включая парафины и ароматические соединения. Регенерация отработанной серной кислоты технологически весьма сложна и обходится втрое дороже, чем получение чистой серной кислоты. Поэтому сернокислотные отходы обычно сливаются в овраги, горные выработки, а при малых концентрациях Н2SО4 — в реки, отравляя и загрязняя почвы и поверхностные воды. Утилизация сернокислотных отходов — сложная хозяйственная проблема.

Объем выбросов SО2 на нефтеперерабатывающем заводе мощностью 12 млн. тонн составляет 219 тыс. тонн в год, причем их отрицательное влияние проявляется на расстоянии до 20 км от предприятия. Мощные предприятия нефтепереработки имеют определенную стабильность концентрации загрязняющих веществ вблизи источника и очень медленное ее снижение по мере удаления от него. Наиболее опасная обстановка возникает в аварийных ситуациях, риск которых нельзя исключать даже при использовании современных технологий и новейшей аппаратуры. Достаточно напомнить катастрофу на нефтехимическом заводе в городе Бхопал (Индия) в 1984 г., когда выброс и распространение газового облака, содержащего метилизоцианат, привел к гибели 5 тыс. человек и серьезному нарушению здоровья (потеря зрения, психические расстройства и другие заболевания) у более чем 200 тыс. жителей. Значительно загрязняют почвы и поверхностные воды городские стоки, содержащие продукты неполного сгорания нефти и нефтепродуктов, отработанные смазочные масла, охлаждающие эмульсии и другие соединения нефтяного происхождения. Нефть считается одним из самых распространенных и самых опасных загрязняющих веществ в гидросфере, так как около трети ее мирового производства добывается на континентальном шельфе. Большую опасность представляют перевозки нефти крупнотоннажными танкерами — нефтевозами. Общая масса нефтепродуктов, ежегодно попадающих в моря и океаны, приближенно оценивается в 5 – 10 млн. тонн. Сухогрузный и пассажирский водный транспорт также сбрасывает в воды большое количество отработанной нефти и нефтепродуктов. В настоящее время почти 100 % морских судов работает на жидком топливе, причем их мощности возрастают из года в год. Нефть и нефтепродукты поступают в Мировой океан в процессе бункеровки топлива, вследствие утечек, при перекачке за борт трюмных вод, из-за неполного сгорания топлива и т. п.

Своего рода «залповыми» выбросами нефтепродуктов в биосферу стали аварии нефтеналивных судов при столкновениях, посадке на мель. Такое происходит чаще на оживленных судоходных линиях или в мелководных прибрежных районах, например, авария танкера «Торри Каньон», который в марте 1967 г. разбился на рифах у берегов Англии, тогда в море вылилось 117 тыс. тонн сырой нефти; танкер «Экстон», потерпевший крушение у берегов Аляски в 1989 г., и подобные катастрофы меньшего масштаба. В начале 1991 г. большое количество сырой нефти было выброшено в море во время военных действий в районе Персидского залива («экологическая война»). Использование при транспортировке нефти супертанкеров, обладающих большой массой, глубокой осадкой и малой маневренностью, с экологической точки зрения весьма опасно, тем не менее, суда водоизмещением 500 тыс. тонн уже спущены на воду, а суда водоизмещением 800 тыс. тонн строятся в ряде государств Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. Недавно американские ученые открыли еще один источник загрязнения моря нефтью: это сама природа. Группа химиков из Национального управления по исследованию океанов и атмосферы сообщила в американском научном журнале «Сайенс», что из подводных нефтяных месторождений за год просачивается в воду значительно больше нефти, чем попадает ее в море при всех авариях танкеров. Это явление было обнаружено случайно. Во время экспедиции на корабле «Рисерчер» в феврале — марте 1978 г. ученые нашли на глубине 200 м необычайно высокие концентрации нефти — 3 – 12 мг на 1 л воды. Химические и физические анализы показали, что эта нефть пробыла в море один-два года. Исследования на газовом хроматографе доказали, что найденная нефть не представляет собой загрязнения, попавшего в воду с самого экспедиционного судна. К удивлению химиков, первый случай обнаружения нефти на глубине оказался не единичным: следуя через Карибское море к берегам Венесуэлы, на протяжении 800 миль они продолжали обнаруживать нефтяной след, тянущийся под водой. Экспедиция, будучи ограничена во времени и не имея поддержки от других судов, не смогла точно определить протяженность нефтеносного слоя воды. Однако исследователи рассчитали, что если этот слой имеет ширину всего в одну морскую милю и толщину 100 м, то при длине в 800 миль в нем заключено свыше миллиарда литров нефти! По сравнению с таким количеством все аварии танкеров «производят» лишь «капли» нефти. По мнению американских ученых, подобные нефтеносные слои воды — нередкое явление. Вероятно, не только из прибрежных акваторий Венесуэлы, где под морским дном имеются залежи нефти, но и из других районов в океан попадают огромные массы «черного золота» [Хефлинг Г. Тревога в 2000 году: Бомбы замедленного действия на нашей планете. — М.: Мысль, 1990, стр. 98].