Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

  • View
    234

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

  • 7/24/2019 Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

    1/23

    UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI

    Cercetare, dezvoltare i tehnologii pentru celul de combustie cu hidrogen sulfurat

    lichid n scopul producerii de energie electric curat- CCH2SEE -

    CONTRACT CEEX nr. 320 /04.10. 2006

    Etapa I

    Studiu de documentare i fundamentare a soluiei pentru pila de combustie H2S aer

    Activitatea I.I

    Centralizarea i analiza informaiilor disponibile cu privire la harta concentraiilor de H2S dinMarea Neagr

    Obiective urmarite a fi atinse in raport:

    O1. Indentificarea din literatura a zonelor cercetate si cartografiate din punctul de vedere

    al coninutului de H2S

    O2. Indentificarea din literatura a zonelor din care este facil prelevarea de probe pentru

    testarea in laborator a celulei de combustie n condiii ct mai apropiate de condiiile

    naturale.

    RAPORT STIINTIFIC DE ETAPA

    Data prezentrii: 20.11. 2006

    Responsabil stiintific proiect:

    Membri echipa cercetare:

  • 7/24/2019 Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

    2/23

    1

    CUPRINS

    INTRODUCERE 2

    I. Marea Neagr Expediii tiinifice 3

    I.1 Expediii 4I.2 Knorr 2003 5

    II. Caracteristicile maselor de ap din Marea Neagr 7

    II.1 Regim termic 7

    II.2 Salinitate 9

    II.3 Densitate 10

    III. Curenii din Marea Neagr 10

    IV. Date cu privire la prezena hidrogenului sulfurat n Marea Neagr 12

    IV.1 Distribuia i dinamica biogeochimic 12

    IV.2 Determinri ale produciei de hidrogen sulfurat n Marea Neagr 13

    IV.3 Distribuia oxigenului i hidrogenului sulfurat n Marea Neagr 14

    CONCLUZII 21

  • 7/24/2019 Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

    3/23

    2

    INTRODUCERE

    Celulele de combustie cu combustibil H2S lichid n amestec cu electrolitul n cazul

    de fa electrolitul este apa de mare - este o alternativ promitoare att pentru producerea

    de energie ct i pentru consumarea unui deeu considerat deosebit de toxic pentru faunai flora Mrii Negre.

    De ce Marea Neagr?

    Studiile au demonstrat c, o particularitate a acestei mri, ntlnit numai n cteva

    zone ale oceanului mondial, este cantitatea enorm de hidrogen sulfurat 89 90% din

    volumul apelor acesteia i aproximativ 65% din suprafaa sa total sunt lipsite de via

    caracterizat drept cel mai mare bazin de hidrogen sulfurat din lume i care risc s devin

    o mare moart n circa 30 de ani. n contextul n care diminuarea faunei i florei marine

    datorat depozitelor de hidrogen sulfurat n cretere reprezint o problem real i

    un motiv de ngrijorare i preocupare n cretere pentru toate rile cu deschidere la

    Marea Neagr, administrarea eficient a acestei uriae resurse naturale depozitele

    marine de hidrogen sulfurat - cu impact pozitiv asupra mediului marin i economiei bazat

    pe exploarea acestuia, piscicultura i turismul de exemplu, devine un subiect de interes

    internaional.

    Cum soluia extragerii hidrogenului sulfurat (H2S) de la mari adncimi i arderii sale

    la suprafa nu este nici rentabil nici ecologic, soluia de procesare a substanei toxice

    H2S direct n depozitul su natural prin oxidare electrochimic devine o soluie avantajoas

    i de un real interes economic deoarece diminueaz semnificativ costurile de funcionare

    ale unei centrale electrice prin eliminarea procedurilor de extragere, transport i stocare a

    combustibilului i elimin complet pericolul scprilor n atmosfer. Oxidarea

    electrochimic a H2S n aceste condiii genereaz electricitate, ap i sulf coloidal,

    reprezentnd o surs de energie alternativ curat i eficient.

    n acest context, cunoaterea mediului de lucru precum i variaiile condiiilor

    de mediu n timp funcie de sezon, cureni, etc. devine o component de baz n

    procesul de dezvoltare de tehnologii specifice unei instalaii capabile s foloseasc drept

    combustibil hidrogenul sulfurat dizolvat n straturile adnci ale apelor Mrii Negre i s

    funcioneze in-situ.

  • 7/24/2019 Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

    4/23

    3

    MAREA NEAGR EXPEDIII TIINIFICE

    Exotic, plin de istorie, vital pentru comerul din aceast zon a lumii, Marea

    Neagr (Figura 1) a influenat multe tradiii i culturi. O resurs natural care odat atrgea

    40 de milioane de turiti n fiecare an si care a hranit cu somon, sturion, hamsie nenumratefamilii, timp de secole, astzi este cunoscut din cu totul alt punct de vedere:cea mai

    necjit mare regional din lume.

    Figura 1 Marea Neagr:

    Dei are doar ase ri

    vecine Ucraina, Rusia,

    Georgia, Turcia, Bulgaria i

    Romnia Marea Neagr

    este afectat de cel puin

    nc zece ri prin intermediul

    a cinci fluvii principale care

    se vars n apele sale.

    Considernd populaia aces-

    tor 16 ri ca depind 160

    de milioane de locuitori, nu

    este de mirare c activitatea

    uman a contribuit din plin la imbolnvirea Mrii Negre. Toate varietile i speciile de

    plante i animale marine au fost invadate de poluarea indus de activitile umane

    (pescuitul, pescuitul n exces, deversri de deeuri i dejecii, pierderea de zone inundabile

    la cumpenele apelor) Knorr 2003.

    n Marea Neagr exist condiii naturale unice care mpiedic amestecul apelor de

    suprafa bogate n oxygen cu cele de adncime. Una dintre acestea o constituie nsi

    condiia sa geografic de mare aproape nchis. Deci prima problem const n faptul c nu

    exist suficient circulaie a apelor n interiorul sistemului pentru a asigura amestecul ischimbul ntre straturile de suprafa i cele de adncime.

    S-a descoperit c densitatea apei se schimb abrupt n coloan (fapt reflectat de

    variaia salinitii), ceea ce demonstreaz nc odat c nu exist circulaia de ap de sus

    n jos.

    n afara faptului c Marea Neag are o zon anoxic (fr oxygen, cu concentraii

    ridicate de hydrogen sulfurat), exist n acest bazin o regiune cu totul neobinuit,

    cunoscut sub numele de zon suboxic, descoperit ntre suprafaa oxigenat i

    adncurile anoxice. Zona suboxic caracterizat de concentraii minime ale oxigenului i

    hidrogenului sulfurat ar trebui s nu existe teoretic, dac se iau n considerare att modul n

  • 7/24/2019 Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

    5/23

    4

    care compuii chimici reacioneaz n apa srat ct i raportul tipic ntre oxigen i hidrogen

    sulfurat (de cte ori concentraia unuia crete, concentraia celuilalt descrete). i totui

    exist, stratul avnd o stabilitate remarcabil i o grosime care variaz ntre 20 i 50 de

    metri. ndeajuns de extins pentru a justifica cercetri serioase privitoare la modul de

    desfurare a acestei curioase chimii marine.

    I.1 Expediii: n ultimii 50 -80 de ani s-au desfurat numeroase expeditii de

    cercetare (GRID - Global Resource Information Database), unele dintre acestea acoperind

    zone extinse ale bazinului. n tabelul 1 sunt listate o parte din expediiile tiinifice care au

    sondat MArea Neagr n ultimii 25 de ani.. Tabelul 1

    Vasul - anul Vasul - anulKnorr - 2003 Piri Reis-92Prof. Kolesnikov - 93 Akademik-91Piri Reis - 93 Piri Reis-91Bilim - 93 Bilim-91Prof. Kolesnikov - 92 Knorr-88Bilim - 92 Bilim 87

    Unele expeditii au fost organizate in paralel, pentru validarea acurateei datelor

    (tabelul 2). Tabelul 2

    Vas CTD Durata Numar de staiiBilim Sea Bird SBE-9 2-14 April 93 124Piri Reis Sea Bird SBE-9 2-14 April 93 60

    Professor Kolesnikov Istok VII 4-19 April 93 165Prof. Vodianitsky* NBIS, Mk.3 4-14 April 93 38Mechnikov* Hydrozond 2-06 April 93 29

    Statistica sondrii Mrii Negre de-a lungul timpului pentru culegere de date stiintifice

    este reprezentat n figura 2:

    Figura 2

    http://www.grid.unep.ch/gridhome.html
  • 7/24/2019 Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

    6/23

    5

    I.2 Knorr 2003: Cea mai recent expediie de cercetare s-a desfurat n perioada

    14 Aprilie - 16 Mai, 2003. O echip internaional sponsorizat de NSF - Fundaia Naional

    pentru tiin din Statele Unite a participat la o expediie pe vasul de cecetare american

    Knorr care a avut ca principal obiectiv determinarea neobinuitelor reacii chimice care

    guverneaz ciclurile elementelor azot, magneziu, fier i sulf aflate sub diferite forme i n

    condiii variabile (de adncime, temperatur, salinitate, densitate i concentraie de oxigen)

    i care fac posibil nsi existena acestei zone suboxice stabile.

    La aceast expediie au participat cercettori din Statele Unite,

    Rusia, Ucraina i Turcia. Romnia i Bulgaria nu au participat.

    Expediia s-a desfurat n trei timpi, adncimile sondate au fost

    300, 500 i 1750 metri (n plin zon anoxic) i a continuat

    practic cercetrile ncepute sub un program NATO care urmrea

    s obin o mapare detaliat a ecosistemului Mri Negre cu

    variaiile sale regionale. Stabilirea proceselor chimice, fizice i

    biologice specifice zonei suboxice au avut prioritate.

    George Luther chimie marin

    Timpul 1(15 25 Aprilie) s-a desfurat n sud-vestul Mrii Negre.(figura 3)

    Scop: Mapare 3-D a strmtorii Bosfor cu date chimice detaliate, n urma a apte trasee,

    fiecare cu trei puncte de sondare i fiecare punct folosind trei staii de sondare pentru: 300

    metri, 500 metri i respectiv, 1750 metri. S-au desfurat totodat experimente de incubare

    microbiologic i analize de sedimente n suspensie.

    Figura 3

  • 7/24/2019 Marea Neagra Hidrogen Sulfurat

    7/23

    6

    Timpul 2 (25 Aprilie 10 Mai) s-a desf-urat n zona estic i sud-estic a mrii

    (figura 4).

    Pe lng studiul de-taliat al zonei sub-oxice s-au fcut m-surtori fizice i s-au prelevat

    sedimente de pe fundul mrii pentru analize geo-logice i ale structurii i biologice.

    Figura 4

    Timpul 3