Remoção de hidrocarbonetos e metais pesados ​​da água petrolífera por métodos modernos de nanotecnologia verde

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5637 (2023) Citar este artigo

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Considerados metais pesados, como As(III), Bi(II), Cd(II), Cr(VI), Mn(II), Mo(II), Ni(II), Pb(II), Sb(III) , Se(-II), Zn(II) e compostos químicos contaminantes (hidrocarbonetos aromáticos monocíclicos, como derivados fenólicos ou policíclicos) em águas residuais (indústrias petroquímicas: plantas de produção de petróleo e gás) são atualmente uma grande preocupação na toxicologia ambiental devido à sua efeitos tóxicos na vida aquática e terrestre. Para manter a biodiversidade, os ecossistemas da hidrosfera e as pessoas, é crucial remover estes metais pesados ​​e compostos químicos poluentes do ambiente aquático. Neste estudo, diferentes Nanopartículas (α-Fe2O3, CuO e ZnO) foram sintetizadas pelo método de síntese verde utilizando extrato de folha de Portulaca oleracea e caracterizadas por espectrofotômetros UV-Vis, espectroscopia FTIR, Difração de Raios X (XRD), Microscopia Eletrônica de Varredura ( SEM), técnicas de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para investigar a morfologia, composição e estrutura cristalina de NPs, estas foram então utilizadas como adsorventes para a remoção de As (III), Bi (II), Cd (II), Cr (VI), Mn(II), Mo(II), Ni(II), Pb(II), Sb(III), Se(-II) e Zn(II) de águas residuais, e foram obtidas eficiências de remoção de 100 % em condições ideais.

A enorme quantidade de resíduos de água produzidos durante a extração de petróleo bruto é conhecida como água produzida. Consiste na água de injeção do poço de petróleo misturada com a água de formação já presente no poço. A água produzida dissolve sólidos e sólidos em suspensão e contém uma alta concentração de óleo. Esta pesquisa tem interesse em tratar a água resultante da petrolífera ARGÉLIA Sul1.

Na indústria petrolífera, a crescente procura de petróleo bruto origina descargas muito significativas que causam danos irreversíveis e irreparáveis ​​à natureza e ao ambiente. Entre estas descargas podemos citar as águas de depósitos acompanhadas de petróleo bruto que são obtidas ao nível do separador à saída dos poços petrolíferos, caracterizadas essencialmente por elevados teores de hidrocarbonetos bem como por elevados teores de sólidos em suspensão e metais pesados2. Estes metais são resistentes à degradação ambiental, difíceis de metabolizar e têm potencial para se acumularem nas cadeias alimentares dos seres humanos ou nos ecossistemas através da ingestão3.

Para lutar eficazmente contra estes problemas de poluição, cujas consequências são variadas, várias soluções têm sido apresentadas pelos investigadores nesta área, mas requerem meios colossais que as empresas petrolíferas devem assumir. Entre as soluções está caracterizar, tratar e valorizar a água deste depósito, eliminando metais pesados ​​e evitando a formação de lamaçais, fonte de poluição das águas subterrâneas4.

Atualmente, existem formas de tratar a água das indústrias de petróleo e gás com matérias-primas caras, com um custo enorme de produção de água tratada para possível reúso5. A título indicativo, estes processos apresentam certas limitações, como a impossibilidade de eliminar determinados elementos e a produção de resíduos secundários que requerem tratamento adicional. O objetivo deste projeto é fabricar compostos de tamanho nanométrico, localmente, com menor custo e com alto desempenho para eliminar resíduos de diversos tipos e tamanhos.

No mundo atual, pesquisadores e cientistas estão cada vez mais interessados ​​em nanopartículas inorgânicas, especialmente óxidos, por serem consideradas um pilar científico graças à sua representação das conquistas científicas e tecnológicas modernas6,7. Nanopartículas de óxido metálico têm sido amplamente empregadas em uma variedade de aplicações, como prata, ferro, cobre, ouro e nanopartículas de óxido, como óxido de ferro (hematita α-Fe2O38, magnetita Fe3O49), óxido de zinco10,11 e óxido de cobre (cuproso óxido Cu2O12 e óxido cúprico CuO13), tem sido amplamente utilizado em diversas aplicações em engenharia de materiais, bioquímica e medicina14,15. Essas nanopartículas, hematita (α-Fe2O3), óxido de zinco e nanopartículas de óxido cúprico (CuO) despertaram o interesse dos pesquisadores devido às suas capacidades estruturais, ópticas e catalíticas incomuns, grande área superficial e resistência à corrosão, tornando-as uma escolha promissora. para catálise e aplicações biológicas16. As nanopartículas (α-Fe2O3, CuO e ZnO) foram consideradas eficientes e podem servir como transportadores de medicamentos. Além disso, as nanopartículas (α-Fe2O3, CuO e ZnO) têm uma variedade de aplicações médicas, como atividades antibacterianas, antifúngicas, anticancerígenas e antidiabéticas.