Vad är kolväten?
Kolväten är organiska föreningar som endast består av väte- och kolatomer. De är grupp 14-hybrider, vilket innebär att de innehåller både väte och atomer från kol 14-gruppen; kol, kisel, germanium, tenn och bly. Kolet har fyra elektroner, vilket innebär att det måste skapa exakt fyra bindningar för att vara stabilt. En annan typ av kolväten är aromatiska kolväten, som omfattar alkaner, cykloalkaner och alkanbaserade föreningar. Kolväten kan bilda mer komplexa föreningar, som till exempel cyklohexan, genom att binda till sig själva. Detta kallas kateterisering.
Gemensamma kolväten:
- Metan(CH4)
- Etan(C2H6)
- Propan(C3H8)
- Butan(C4H10)
- Pentan(C5H12)
- Hexan(C6H14)
Var finns kolväten?
Nästan alla kolväten förekommer naturligt i råoljor, som petroleum och naturgas. Eftersom råolja består av nedbrutet organiskt material är den rik på väte- och kolatomer. De finns också i olika träd och växter och bildar ett naturligt pigment, karoten, som finns i morötter och gröna blad. Majoriteten av naturligt rågummi, 98 %, består av en kolvätepolymer; denna bildas när en kedjeliknande, molekyl bildas, som består av många enheter som är sammanlänkade.
Vad används kolväten till?
Kolväten är den mest använda organiska föreningen på planeten och huvudkomponenten i flyktiga organiska föreningar. De anses vara drivkraften för den moderna civilisationen, eftersom de makeup fossila bränslen. Dessa bränslen används för förbränning, särskilt för uppvärmning och motorbränslen. Kolväten som propan och butan används i lyktor, tändare, grillar och som bränsle för förbränningsmotorer. Pentan är ett annat vanligt kolväte. Vid mättnad blir pentan en vätska vid rumstemperatur; denna vätska används som organiskt lösningsmedel, transportbränsle och rengöringsmedel. Flytande kolväten klassificeras efter förbränningsegenskaper i förhållande till oktan, dvs. bensin för intern förbränning i motorer i bilar, lastbilar och gräsklippare. Något större kolvätemolekyler, som är kända som fotogen, jetbränsle, dieselbränsle och olja för uppvärmning. Ju större kolvätena är, desto tjockare är föreningen. Stora kolväten används ofta som smörjmedel för motorer och fetter. Om de är tjockare än så bildar de en vax- eller tjärliknande substans, som ofta används vid vägbyggen och takbeläggning.
De flesta av de kolväten som anges ovan är resultatet av termisk krackning och fraktionerad destillation av råoljor. Men en annan mycket vanlig källa är den industriella bearbetningen av etanol för att framställa eten. Den etylen som produceras används för industriell syntes av andra kolväten.
Varför är kolväten ett problem?
Som sådana utgör kolväten ingen risk. När de utsätts för solljus och/eller kväveoxider genomgår de dock en kemisk reaktion. Det är väl känt att de utsläpp och föroreningar som människan skapar i denna industriella tidsålder är farliga, och kolväten utgör en stor del av dessa skadliga föreningar. Kolväten är huvudbeståndsdelen i råolja, naturgaser och de flesta bekämpningsmedel. Alla dessa ämnen bidrar till växthuseffekten och till nedbrytningen av ozonskiktet. De minskar också växternas fotosyntesförmåga, ökar cancerfrekvensen hos människor och djur och ökar risken för luftvägssjukdomar. Det mest välkända och farligaste av kolvätena är oljeutsläpp. Oljeutsläpp förstör det marina växtlivet och dödar och äventyrar hundratusentals, om inte miljoner, djur varje år.
Hur behandlar vi kolväten?
Då kolväten är en av de vanligaste föreningarna som används i industriella processer och bränsleförbränning finns det flera sätt att förstöra eller minska dem.
Det första skulle vara genom biofiltrering. Biofiltrering är en process där man utnyttjar naturlig biologisk oxidation för att förstöra och avlägsna flyktiga organiska föreningar, lukter och kolväten. Enkelt uttryckt är biofiltrering nedbrytning av organiska och oorganiska ämnen genom mikroorganismer. Luften strömmar genom vad som kallas en packad bädd av medier vilket gör att föroreningarna överförs till en tunn biofilm på ytan av de packade medierna. Mikroorganismerna bor i mikrofilmen och bryter ned föroreningarna. De vanligaste användningsområdena för biofiltrering, bioskrubber och biooxidatorer är behandling av avloppsvatten, avskiljning av flyktiga organiska föreningar i ytavrinning och mikrobiotisk oxidation av luftföroreningar.
Ett annat sätt att behandla kolväten skulle vara med en förbränningsanläggning för ångor eller en fackla. En förbränningsenhet för ångor (Vapor Combustor Unit, VCU) eller en fackla är ett reningssystem som används för destruktion av flyktiga flytande kolväten, farliga luftföroreningar (Hazardous Air Pollutants, HAPs) och flyktiga organiska föreningar (Volatile Organic Compounds, VOCs). Detta system används ofta i stället för en öppen fackla på grund av de senaste lagändringarna om ångstrålning och synliga utsläpp. VCU:er anses vara ett säkrare och mer ekonomiskt alternativ än öppna facklor. Gulf Coast Environmental Systems, som är en innovativ konstruktör av miljörelaterade lågflödes-, ljud- och fackelsystem med mera, kan förse dig med en kostnadseffektiv, nyckelfärdig gasfackellösning som mer än väl uppfyller alla krav.
Carbonabsorberare är ett annat vanligt sätt att göra sig av med kolväten. I en kolabsorber strömmar ett förorenat processflöde över en aktivkolbädd. Kolet avlägsnar de flyktiga organiska föreningarna från processflödet och absorberar dem genom att hålla kvar dem på ytan och i dess porer. Den VOC-fria luften släpps ut i atmosfären. Kol är en utmärkt adsorberare av organiska material, t.ex. flyktiga organiska föreningar med låg molekylvikt. När kolbädden har nått sin kapacitet desorberas de koncentrerade flyktiga organiska föreningarna i ett ångflöde med lågt tryck och återvinns antingen eller skickas till en termisk oxidator för destruktion.
Om du har ytterligare frågor om detta ämne vänligen kontakta [email protected]
Andra artiklar i GCES-serien ”Abating Hazardous Air Pollutants” är bland annat följande:
Del 1: BTEX är en akronym som står för bensen, toluen, etylbensen och xylener.
Del 2: Klorminskningen
Del 3: NOx är en familj av luftförorenande kemiska föreningar, kväveoxider.
Del 4: Bly kallas också (felaktigt) för kvicksilver eftersom de ofta förekommer tillsammans
Del 5: Industriella luftskrubber för behandling av ammoniak
Del 6: SOx, föreningar av svavel- och syremolekyler inklusive svavelmonoxid, svaveldioxid och svaveltrioxid
Del 7: Kolväten – metan, etan, propan, butan, pentan, hexan
Del 8: Metylmerkaptan – Metylmerkaptan, även känd som metanthiol
Del 9: H2S – starkt frätande vätesulfid
Del 10: H2S – starkt frätande vätesulfid
Del 10: Dimetylsulfid – metyltiometan
Del 11: Svavelsyra – H2SO4
Del 12: Etylenoxid – EtO
Del 13: PFAS som nya föroreningar