درباره این پژوهش
این مطالعه به بررسی روش‌های کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای پاکسازی ماسه ساحلی آلوده به دیزل می‌پردازد. در این پژوهش، سه رویکرد برای ماسه ساحلی آلوده برداشت‌شده از خط ساحلی دلوار در استان بوشهر، ایران، ارزیابی شده است: اکسیداسیون الکتروشیمیایی مستقل، شست‌وشوی نانوبابل با استفاده از آب دریا و روش ترکیبی متوالی.
برای انجام آزمایش‌ها، یک سامانه راکتور در مقیاس پایلوت با استفاده از الکترودهای تیتانیومی پوشش‌داده‌شده با TiO₂ و الکترودهای گرافنی، به همراه مولد نانوبابل از نوع ونتوری، به کار گرفته شد. شرایط عملیاتی شامل ولتاژهای ۳، ۶٫۵ و ۱۰ ولت و زمان‌های واکنش ۱۵، ۵۸ و ۱۰۰ دقیقه بود.
بهینه‌سازی فرایند با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد و نتایج به کمک مدل‌های یادگیری ماشین اعتبارسنجی شدند. این رویکرد امکان مقایسه عملکرد روش‌های مختلف از نظر میزان حذف آلودگی، مصرف انرژی و هزینه عملیاتی را فراهم کرد.
یافته‌های اصلی پژوهش
نتایج نشان داد که روش الکتروشیمیایی در شرایط بهینه، با نسبت نفت به ماسه ۱۵ درصد، ولتاژ ۱۰ ولت و زمان واکنش ۱۰۰ دقیقه، به راندمان حذف نفت ۹۳٫۴۴ درصد دست یافت. عملکرد این فرایند با یک مدل درجه دوم معنادار توصیف شد که ضریب تعیین آن برابر با R² = 0.9931 گزارش شده است.
در بخش مدل‌سازی یادگیری ماشین، مدل جنگل تصادفی عملکرد مناسبی نشان داد و مقادیر R² = 0.92، RMSE = 0.14 و MAE = 0.09 برای آن گزارش شد. روش پاکسازی با نانوبابل نیز با راندمان حذف ۸۷٫۰۶ درصد، گزینه‌ای جایگزین برای کاربردهایی با محدودیت هزینه ارائه کرد.
روش ترکیبی به راندمان حذف ۹۳٫۸۷ درصد دست یافت؛ با این حال، بهبود آن در مقایسه با روش الکتروشیمیایی مستقل محدود بود. این نتیجه نشان می‌دهد که افزودن مرحله نانوبابل به فرایند الکتروشیمیایی، در شرایط بررسی‌شده، مزیت افزوده چشمگیری از نظر میزان حذف آلودگی ایجاد نکرد.
مقایسه هزینه و مصرف انرژی
تحلیل هزینه‌ها تفاوت قابل‌توجهی میان روش‌های مورد بررسی نشان داد. هزینه گزارش‌شده برای روش نانوبابل حدود ۲٫۲ دلار آمریکا به ازای هر تن ماسه بود؛ در حالی که این مقدار برای روش الکتروشیمیایی ۲۷٫۸۳ دلار و برای روش ترکیبی ۲۹٫۹ دلار آمریکا به ازای هر تن ماسه گزارش شد.
بنابراین، انتخاب روش مناسب به هدف پاکسازی، میزان حذف مورد انتظار، محدودیت‌های اقتصادی و الزامات زیست‌محیطی بستگی دارد. در کاربردهای گسترده، که دستیابی به راندمان کمی پایین‌تر قابل قبول باشد، روش نانوبابل می‌تواند گزینه‌ای اقتصادی برای بررسی بیشتر باشد.
نتیجه کلیدی پژوهش روش الکتروشیمیایی بیشترین راندمان حذف نفت را در میان روش‌های بررسی‌شده به دست آورد؛ در مقابل، فناوری نانوبابل با هزینه عملیاتی بسیار کمتر، ظرفیت قابل‌توجهی برای کاربردهای وسیع در پاکسازی سواحل آلوده دارد.
اهمیت و کاربردهای پژوهش
این پژوهش با مقایسه هم‌زمان کارایی حذف آلودگی، مصرف انرژی و هزینه، چارچوبی کاربردی برای ارزیابی فناوری‌های پاکسازی ماسه‌های ساحلی آلوده به نفت ارائه می‌کند. یافته‌ها می‌توانند در انتخاب روش مناسب برای احیای سواحل آلوده و طراحی راهکارهای پایدار مدیریت آلودگی نفتی مورد استفاده قرار گیرند.
نتایج مطالعه همچنین اهمیت ارزیابی اقتصادی فناوری‌های پاکسازی را در کنار عملکرد فنی آن‌ها برجسته می‌کند؛ زیرا بیشترین راندمان حذف لزوماً به معنای مناسب‌ترین گزینه برای همه شرایط اجرایی نیست.
