Rimozione di idrocarburi e metalli pesanti dall'acqua di petrolio mediante moderni metodi di nanotecnologia verde

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 5637 (2023) Citare questo articolo

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Metalli pesanti considerati, come As(III), Bi(II), Cd(II), Cr(VI), Mn(II), Mo(II), Ni(II), Pb(II), Sb(III) , Se(-II), Zn(II) e composti chimici contaminanti (idrocarburi monociclici aromatici come derivati ​​fenolici o policiclici) nelle acque reflue (industrie petrolchimiche: impianti di produzione di petrolio e gas) sono attualmente una delle principali preoccupazioni nella tossicologia ambientale a causa della loro effetti tossici sulla vita acquatica e terrestre. Per preservare la biodiversità, gli ecosistemi dell’idrosfera e le persone, è fondamentale rimuovere questi metalli pesanti e i composti chimici inquinanti dall’ambiente acquatico. In questo studio, diverse nanoparticelle (α-Fe2O3, CuO e ZnO) sono state sintetizzate mediante metodo di sintesi verde utilizzando l'estratto di foglie di Portulaca oleracea e caratterizzate mediante spettrofotometri UV-Vis, spettroscopia FTIR, diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a scansione ( SEM), tecniche di spettroscopia a dispersione di energia (EDS) per studiare la morfologia, la composizione e la struttura cristallina delle NP, queste sono state poi utilizzate come adsorbente per la rimozione di As(III), Bi(II), Cd(II), Cr (VI), Mn(II), Mo(II), Ni(II), Pb(II), Sb(III), Se(-II) e Zn(II) dalle acque reflue e sono state ottenute le efficienze di rimozione 100 % in condizioni ottimali.

L'enorme quantità di rifiuti idrici prodotti durante l'estrazione del petrolio greggio è nota come acqua prodotta. È costituito da acqua di iniezione del pozzo petrolifero mescolata con acqua di formazione già presente nel pozzo. L'acqua prodotta dissolve i solidi e i solidi sospesi e contiene un'elevata concentrazione di olio. Questa ricerca è interessata al trattamento delle acque derivanti dalla compagnia petrolifera ALGERIA Sud1.

Nell'industria petrolifera, la crescente domanda di petrolio greggio porta a scarichi molto significativi che causano danni irreversibili e irreparabili alla natura e all'ambiente. Tra questi scarichi si possono citare le acque di giacimento accompagnate da greggio che si ottengono a livello del separatore all'uscita dei pozzi petroliferi, caratterizzate essenzialmente da elevati tenori di idrocarburi oltre che da elevati tenori di solidi sospesi e metalli pesanti2. Questi metalli sono resistenti al degrado ambientale, difficili da metabolizzare e hanno il potenziale per accumularsi nella catena alimentare degli esseri umani o negli ecosistemi attraverso l'ingestione3.

Per lottare efficacemente contro questi problemi di inquinamento, le cui conseguenze sono molteplici, i ricercatori in questo campo hanno proposto diverse soluzioni, ma richiedono mezzi colossali di cui le compagnie petrolifere devono farsi carico. Tra le soluzioni c'è quella di caratterizzare, trattare e valorizzare queste acque di giacimento eliminando i metalli pesanti ed evitando la formazione di slough, fonte di inquinamento delle falde acquifere4.

Attualmente esistono modi per trattare l’acqua proveniente dalle industrie del petrolio e del gas con materie prime costose, con un costo enorme di produzione dell’acqua trattata per un possibile riutilizzo5. A titolo indicativo, questi processi presentano alcune limitazioni come l'impossibilità di eliminare alcuni elementi e la produzione di rifiuti secondari che richiedono un trattamento aggiuntivo. L'obiettivo di questo progetto è produrre composti di dimensioni nanometriche, localmente a costi inferiori e con prestazioni elevate per eliminare rifiuti di diverso tipo e dimensione.

Nel mondo di oggi, ricercatori e scienziati sono sempre più interessati alle nanoparticelle inorganiche, in particolare agli ossidi, poiché sono considerati un pilastro scientifico grazie alla loro rappresentazione delle moderne conquiste scientifiche e tecnologiche6,7. Le nanoparticelle di ossidi metallici sono state ampiamente utilizzate in una varietà di applicazioni, come argento, ferro, rame, oro e nanoparticelle di ossidi come ossido di ferro (ematite α-Fe2O38, magnetite Fe3O49), ossido di zinco10,11 e ossido di rame (rame ossido Cu2O12 e ossido rameico CuO13), è stato ampiamente utilizzato in molte applicazioni diverse nell'ingegneria dei materiali, nella biochimica e nella medicina14,15. Queste nanoparticelle, ematite (α-Fe2O3), ossido di zinco e ossido rameico (CuO) hanno suscitato l'interesse dei ricercatori a causa delle loro insolite capacità strutturali, ottiche e catalitiche, dell'ampia area superficiale e della resistenza alla corrosione che le rendono una scelta promettente per catalisi e applicazioni biologiche16. (α-Fe2O3, CuO e ZnO) sono state ritenute efficienti e possono fungere da trasportatori di farmaci. Inoltre, le nanoparticelle (α-Fe2O3, CuO e ZnO) hanno una varietà di applicazioni mediche, come attività antibatteriche, antifungine, antitumorali e antidiabetiche.