Skalūnų alyva – mažai ištirta, bet naudojama drąsiai
Skalūnų alyva yra viena iš geriausiai žinomų naftos distiliacijos metu gaunamų frakcijų ir yra gaminama iš degiųjų skalūnų terminio apdirbimo būdu. Didelę dalį skalūnų alyvos sudaro bicikliniai ir policikliniai aromatiniai angliavandeniliai (PAA), kurie ypač pavojingi vaikams – stabdo vaikų protinį vystymąsi, kai kurių organų, ypač plaučių, normalią funkciją. Nepaisant to, skalūnų alyva pasaulyje plačiai naudojama – ja kūrenami šildymo katilai, skalūnų alyva taip pat naudojama traukiniuose vietoj mazuto, distiliuojant šią alyvą gaunamas kreozotas, kuris naudojamas kaip impregnantas tvoroms ir kitiems mediniams daiktams impregnuoti.
Dalyvaujant Lietuvos mokslo tarybos projekte „Studentų mokslinės veiklos skatinimas“, Vytauto Didžiojo universiteto (VDU) Gamtos mokslų fakulteto (GMF) studentas Tautvydas Jakevičius, pasitaręs su darbo vadovu profesoriumi Audriumi Maruška, nusprendė atlikti tyrimą – optimizuoti fenolio junginių ekstrakcijos procesą iš skalūnų alyvos. Šio tyrimo tikslas – palengvinti fenolinių junginių atskyrimą nuo policiklinių aromatinių angliavandenilių.
Užduotis – atskirti kenksmingas medžiagas nuo neutralių
„Daug fenolinių junginių skalūnų alyvoje yra PAA degradacijos produktai. Dėl savo cheminės struktūros daugelis iš jų yra kenksmingi žmogui – turi kancerogeninių savybių, todėl kilo poreikis kuo tiksliau ir gryniau išskirti vien tik fenolinius junginius iš įvairių mišinių bei matricų jų tyrimams ar medžiagų ir savybių pagerinimui“, – apie tyrimą pasakoja VDU Biologijos katedros trečiakursis, kuris prisipažįsta, kad jam padėjo ir VDU doktorantas Tomas Drevinskas, kuris išmokė kaip paruošti bandinius analizei ir kaip naudotis ultra aukšto spaudimo chromatografu (UPLC), kuriuo ir buvo atlikta analizė.
Studentas sako, kad šis tyrimas yra tęsinys praeito tyrimo, kuriame vaikinas tyrė policiklinius aromatinius angliavandenilius (PAA) dujų chromatografijos ir masių spektrometrijos metodu. Jo darbo objektas buvo mediniai pabėgiai, kurie buvo impregnuoti kreozotu, kuris gali būti gaunamas naftos arba skalūnų alyvos distiliacijos proceso metu, kaip viena iš frakcijų. „Nustatinėjau kokie policikliniai aromatiniai angliavandeniliai yra dominuojantys kreozotu impregnuotuose mediniuose geležinkelio pabėgiuose, kokios yra jų koncentracijos. Daugelis šio darbo metu tirtų fenolio junginių yra policiklinių aromatinių angliavandenilių degradacijos produktai. Iš to galime spręsti, kurie PAA geriau ar blogiau degraduoja veikiami natūralių gamtos sąlygų eksploatuojant juos arba taikant bioremediacijos procesą, kuris skirtas skaidyti kenksmingas medžiagas iki neutralių arba mažiau kenksmingų junginių“, – teigia T. Jakevičius.
Skalūnų alyvos išgavimas – pigus, bet kenksmingas
Dabartiniame tyrime biotechnologijos studento tikslas buvo atskirti fenolinius junginius nuo policiklinių, juos identifikuoti ir įvertinti kiekybiškai. Skalūnų alyvos komponentų analizė, o tiksliau – fenolio junginių ekstrakcijos proceso optimizavimas, pasak jaunojo mokslininko, kruopštus ir tikslumo reikalaujantis darbas, kurio metu buvo išbandyta daug skirtingų natrio hidroksido koncentracijų. Atlikus optimizavimo procesą, remiantis gautais rezultatais, pavyko išsiaiškinti, jog geriausiai fenolinius junginius ekstrahuoja 0,1 molio litre koncentracijos vandeninis natrio hidroksido tirpalas. „Remiantis rezultatais, gautais tiriant standartinius tirpalus, naudojant 0,1 M natrio hidroksido koncentraciją, buvo identifikuoti 6 iš 8 fenolio junginių skalūnų alyvos bandinyje. Taip pat pastebėta, jog išekstrahuojami ne tik tirpūs, bet ir netirpūs vandenyje junginiai, tokie kaip antrahinonas“, – tyrimo rezultatus pristato VDU Gamtos mokslų laboratorijoje besidarbavęs studentas. Pasak Tautvydo Jakevičiaus, iki pilno tyrimo atlikimo beliko kokybiškai nustatyti identifikuotų fenolio junginių koncentracijas, tačiau tą žada padaryti kuomet grįš iš praktikos Vokietijoje, kur atlieka kitą įdomų tyrimą.
Paklausus ar Lietuvoje reikia leisti ieškoti ir išgauti skalūnų dujas vaikinas sako, kad skalūnų alyvos išgavimas yra per daug gamtą teršiantis kuro gavybos procesas. „Gal tai ir pigus, palyginus, kuro gavybos būdas, nes gauname ir dujas ir kitą kurą, neskaitant tarpinių frakcijų kurios taip pat plačiai naudojamos, tačiau žala gamtai ir žmogui, manau, yra labai didelė. Puikus pavyzdys tirti fenoliniai junginiai, kurie pasižymi geru tirpumu, todėl jie greitai užteršia gruntinį vandenį“, – pavyzdį pateikia jaunasis mokslininkas.
Vietoj atostogų – tyrimas kokį vandenį geria vokiečiai
Studentas šiuo metu atlieka 3 mėnesių trukmės Erasmus+ praktiką Marburgo (Philipps-Universität Marburg) universitete. „Praktiką atlieku chemijos departamente, kuriame tiriu aminobenzosulfoninius junginius Marburgo vandenyse. Šie jungiai yra užteršę šio miesto vandenį nuo Antrojo Pasaulinio karo, nes netoli Marburgo, buvo įkurta sprogmenų gamykla. Iki Antrojo Pasaulinio karo čia buvo pagaminta daugiau kaip 120,000 tonų sprogių medžiagų. Šiuo metu daugiau kaip 300.000 žmonių geria vandenį iš šių vietovių. Būtent aminobenzosulfoniniai junginiai šio miesto vandeniui suteikdavo mėlyną spalvą kol nebuvo pastatyti anglies filtrai vandeniui valyti. Taip pat aminobenzosulfoniniai junginiai pasižymi kancerogeninėmis savybėmis, gerai tirpsta vandenyje, todėl greitai jį užteršia“, – pasakoja VDU studentas, kuris vasarą pasirinko ne atostogauti, o toliau gilinti profesines žinias. T. Jakevičiaus darbo tikslas Marburgo universitete yra sukurti ir optimizuoti kapiliarinės elektroforezės analizės metodą, skirtą identifikuoti aminobenzosulfonines rūgštis ir nustatyti tikslias jų koncentracijas.
