Los científicos de la Universidad de Rice están limpiando el suelo contaminado por derrames de petróleo de una manera que ahorra energía y recupera la fertilidad del suelo.
Utilizan un proceso conocido como pirólisis, que consiste en calentar suelos contaminados en ausencia de oxígeno. Este enfoque es mucho mejor para el medio ambiente que las técnicas de incineración estándar para la remediación rápida, dijo el ingeniero ambiental de Rice, Pedro Álvarez.
"Nuestro objetivo original era acelerar la respuesta a los derrames de petróleo, pero nuestra aspiración era convertir el suelo contaminado en suelo fértil", dijo Álvarez, profesor de George R. Brown y presidente del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Rice.
El nuevo artículo de Alvarez y sus colegas de Rice en la revista American Chemical Society Ciencia y tecnología ambiental demuestra cómo lo han hecho.
Los derrames de petróleo en alta mar tienden a llamar la mayor atención, dijo Álvarez, pero el 98 por ciento de los derrames, más de 25,000 por año, ocurren en tierra. La industria y los gobiernos de todo el mundo gastan más de $ 10 mil millones anuales para limpiar los derrames de petróleo.
El equipo de Rice descubrió que la pirólisis del suelo contaminado durante tres horas no solo reducía la cantidad de hidrocarburos de petróleo que quedaban muy por debajo de los estándares reglamentarios generalmente menos del 0.1 por ciento en peso, sino que también mejoraba la fertilidad del suelo al convertir el carbono restante en beneficiosocarbonizarse.
"Inicialmente pensamos que podríamos convertir los hidrocarburos en biochar", dijo Álvarez. "Resultó estar en parte equivocado: no obtuvimos biochar, pero [obtuvimos] un material carbonoso que llamamos carbón y se asemeja a coque.
"Pero teníamos razón al pensar que al eliminar los contaminantes tóxicos y la hidrofobicidad que repele el agua que las plantas necesitan, y al retener parte del carbono y quizás algunos de los nutrientes, mejoraríamos el crecimiento de las plantas", dijo.
Los investigadores demostraron que al cultivar con éxito lechuga en suelo recuperado en el laboratorio. "No hay una planta aceptada oficialmente como el estándar para probar la toxicidad del petróleo, pero la comunidad ha aceptado que la lechuga es muy sensible a las toxinas, especialmente al petróleo".dijo Julia Vidonish, estudiante de posgrado de Rice, autora principal del artículo. "El suelo recuperado no necesariamente puede usarse para cultivar alimentos, pero ciertamente podría usarse para reverdecer: plantar hierba para minimizar la erosión y restaurar la vegetación", dijo Alvarez.
"Nuestro proceso es en parte desorción térmica, pero aprovecha la química del petróleo", dijo el ingeniero químico y coautor de Rice, Kyriacos Zygourakis. "Al calentar los suelos contaminados a aproximadamente 420 grados Celsius en ausencia de oxígeno, primero manejamoslos hidrocarburos más livianos. Esa es la parte de desorción. Pero cuando la temperatura supera los 350 grados, los hidrocarburos de alto peso molecular, las resinas y los asfaltenos, experimentan una serie de reacciones de agrietamiento y condensación para formar carbón sólido, similar al coque de petróleo.producido en refinerías.
"Dejamos algunos de los hidrocarburos en el suelo tratado pero en una forma sólida y más benigna", dijo. "La Agencia de Protección Ambiental no clasifica el coque de petróleo como desecho peligroso. Si, por otro lado, deseaelimine todo, debe elevar la temperatura aún más e introducir oxígeno para incinerar el carbón. Pero destruye el suelo y utiliza entre un 40 y un 60 por ciento más de energía ".
El carbón producido por la pirólisis del suelo empapado en aceite es diferente del biochar, dijo la biogeoquímica y coautora de Rice, Caroline Masiello. Cuando el biochar es una partícula en sí mismo, el carbón tipo coque parece cubrir las partículas de suelo existentes.
"El biochar es una partícula que está separada de los granos minerales del suelo", dijo. "Tiene una estructura física interna que le permite contener agua y nutrientes y proporciona un hogar para los microbios, pero aquí, no estamos haciendocualquiera de esas cosas. Estamos haciendo una película orgánica que recubre los minerales "
Vidonish dijo que el proceso es escalable y debería funcionar con el equipo de remediación existente. "La incineración y la desorción térmica son tecnologías establecidas, y si bien esto es diferente, hay similitudes", dijo. "Esperamos que las empresas puedan utilizar un dispositivo móvil en el campo"escale la unidad de desorción térmica y realice un par de modificaciones para realizar la pirólisis "
"Probamos que podemos eliminar a todos los actores malos y todos los contaminantes y al mismo tiempo tener un producto final con valor agrícola", dijo Zygourakis. "No solo lo convertimos en arena del desierto".
Vidonish dijo que aún queda mucho trabajo para optimizar el proceso. "En el futuro, queremos entender cómo el tiempo de pirólisis y la temperatura afectan la calidad del carbón en el suelo", dijo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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