Глава 5. Технологии и средства ликвидации разливов нефти. В качестве альтернативного метода уничтожения нефтяной пленки предлагается использование лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм

В качестве альтернативного метода уничтожения нефтяной пленки предлагается использование лазерного излучения с длиной волны 10, 6 мкм. Такое излучение относительно слабо поглощается нефтью и нефтепродуктами и сильно поглощается водой. Характерная глубина проникновения лазерного излучения с указанной длиной волны для нефти различных сортов составляет 100-300 мкм, а для воды - поряд­ка 10 мкм.

Российским ученым впервые в мире удалось создать относительно недорогой в эксплуатации мощный электроионизационный СО₂ - лазер, работающий на потоке атмосферного воздуха. Лазерное излучение ха­рактеризуется не только тепловым воздействием на материалы, но обла­дает целым рядом уникальных физических свойств. Это, например, вы­сокое оптическое качество потока излучения, его когерентность и моно­хроматичность. Использование именно этих уникальных свойств лазерного луча открывает замечательные технологические перспективы. Речь идет о создании мобильных установок для лазерной очистки водной поверх­ности от нефтепродуктов.

Механизм метода лазерной очистки заключается в следующем. Лазер­ное излучение сильнее всего поглощается тонким слоем воды, который непосредственно примыкает к нефтяной пленке, поэтому вода в этом слое быстро нагревается и переходит в состояние метастабильности. Про­исходит парообразующий взрыв метастабильно перегретой воды и раз­рывается тепловой контакт нефти и воды, который препятствует горе­нию нефтяной пленки в обычных условиях. Нефтяная пленка подбрасы­вается вверх и дробится на фрагменты. Капли нефти подбрасываются на высоту 30-40 см, смешиваются с атмосферным воздухом и образуют го­рючую смесь. Происходит самовоспламенение смеси, и капли нефтяного загрязнения сгорают в воздухе

При ликвидации аварий, связанных с разливом нефтепродуктов, та­ким способом можно эффективно и быстро удалять нефтесодержащие пленки практически любого состава и толщины. Только применение ла­зера позволяет проводить полную очистку поверхности воды от тонких «радужных» пленок, что недостижимо другими известными способами. При использовании лазерной технологии можно проводить очистку вод­ной поверхности со значительных расстояний, например, с берега.

Лазерный способ очистки может быть с успехом использован на за­вершающей стадии обработки поверхности нефтяного разлива после при­менения механического или химического способов сбора толстых пле­нок, а также для очистки водоемов-плантаций морепродуктов или жем­чужных факторий, береговой кромки и гидротехнических сооружений. Опыты показали, что скорость очистки слабо зависит от состава и вяз­кости нефтепродуктов, а также от угла падения лазерного излучения на поверхность воды.

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Специалисты российского ВПК разработали проект плавучего ком­плекса, использующего лазерную технологию при очистке «внутрен­них» водоемов (рек, водохранилищ, портов) и прибрежных акваторий морей от разливов нефти и нефтепродуктов. При этом вред окружаю­щей среде практически не наносится, так как лазерному воздействию при удалении пленки подвергается очень тонкий слой воды (10-20 мкм) за сотые доли секунды, а продукты испарения перед выпуском в атмо­сферу очищаются. Производительность такого комплекса при дистан­ционном сжигании (до 100 м) нефтяной пленки при толщине 5 мм составляет 500 м /час.

Весьма перспективным выглядит применение новой технологии и с финансовой точки зрения. Стоимость одних судно-суток при ликвида­ции аварийных разливов нефти механическим способом составляет око­ло 3 тыс. долларов, а эксплуатации лазерного комплекса обойдется в несколько сотен долларов за сутки. Затраты на сбор 1 тонны нефти ме­ханическим способом оцениваются в 200-400 долларов, а работы с ис­пользованием лазерной технологии - примерно вдесятеро дешевле. По законодательствам ряда стран, финансовая ответственность за тонну раз­литой нефти составляет 4-10 тыс. долларов, в России - 20 тыс. рублей. Путем несложных вычислений можно подсчитать, что создание и эксп­луатация плавучего комплекса, способного утилизировать, скажем, 20 тонн нефти в сутки при себестоимости 20 долларов за тонну, будут в десятки раз дешевле, чем выплата штрафных санкций.