Ničení chemických zbraní

Ničení chemických zbraní je proces rafinace chemických zbraní na látky, jejichž použití není nebezpečné.

Hlavní metody používané pro ničení chemických zbraní jsou spalování a neutralizace , které lze kombinovat s jinými metodami pro úplnou recyklaci.

Metody zpracování

Hoří

Koncept recyklace se skládá ze čtyř fází:

uvolňování a spalování kapalných chemických činidel;
oddělení zbytkového množství výbušnin a zahřátí v peci, aby se zničily jeho stopy;
odplyňování kovových částí chemických projektilů;
spalování a zpracování odpadu.

Zpočátku se chemické projektily zahřívají na teplotu 540 °C, aby se z nich uvolnila převážná většina chemického kapalného prostředku a výbušnin. Výbušniny se posílají ke zpracování, kapalné látky uvolněné z nábojnic se spálí při 1480 °C a zplodiny hoření se posílají k čištění. Zbytkové látky, včetně rosolovitých, se oddělují od projektilů po dobu dalších 40 minut a poté se také přivádějí do spalovací komory, kde se rozkládají při teplotě 1090 °C a poté jsou přiváděny do stupně čištění emisí. Projektily se dekontaminují v komoře, kde se zahřívají na 1600 °C po dobu minimálně 10 minut.

Výsledkem čištění plynu je určité množství solného roztoku a také emise do atmosféry se složením: 43-48 % dusíku , 39-45 % vody, 5-7 % kyslíku, téměř 6 % oxidu uhličitého a méně než 0,01 % ostatní látky [1 ] .

Neutralizace

Většina vojenských toxických látek je nestálá vůči hydrolýze , zejména alkalické . Běžný nervový jed sarin je tedy stabilní při neutrálním pH , avšak působením vodného roztoku hydroxidu sodného se rychle rozkládá - polohydrolýza při pH 7 a teplotě 300 °C trvá 146 hodin, zatímco ve slabě alkalickém střední pH 9 pouze 0,4 hodiny:

{\mathsf {CH_{3}P(O)(OC_{3}H_{7})F+2NaOH\rightarrow CH_{3}P(O)(OC_{3}H_{7})ONa+ NaF }}

Bylo zjištěno, že malá množství ortho -jodbenzenů mohou urychlit proces rozkladu. Obtížnost této metody spočívá v možnosti reverzní reakce. Aby se tomu zabránilo, provádí se kontrola pH a mírné snížení teploty.

V mnoha případech byla rychlost neutralizace mnohem pomalejší, než se očekávalo. Kromě toho může během reakce vznikat určité množství nečistot a vedlejších produktů, což ztěžuje sledování úplnosti neutralizace. Neutralizací vzniká ve srovnání s metodou spalování více solného odpadu a samotný proces je dražší.

Významnou modifikací neutralizační metody bylo doplnění o fázi biorecyklace odpadů (využití tzv. aktivovaného kalu ). Použití různých bakterií umožňuje úplnější zpracování nebezpečných produktů. Například po spotřebování thiodiglykolů bakteriemi , které vznikají při hydrolýze yperitu , se do atmosféry dostává pouze oxid uhličitý. Podobně je možné zpracovávat látky jako VX : při použití bakterií Methylobacterium radiotolerans , Agrobacterium tumefaciens , Klebsiella oxytoca imobilizovaných na polyuretanu pro čištění odpadních vod lze dosáhnout rozkladu organofosforových jedů o 99 % za 8 dní [2] .

Jiné metody

Superkritická oxidace vody

Superkritická oxidace vody spočívá v rozkladu toxických látek za podmínek nad kritickým bodem vody - při 314 °C a 218 atm. Za těchto podmínek jsou v něm rozpuštěny všechny organické sloučeniny a plyny, které jsou následně oxidovány vzduchem. Tato metoda má značnou výhodu oproti metodě spalování, protože se provádí při nižších teplotách a všechny reakční produkty jsou v roztoku, takže je lze zkoumat, separovat a poslat k dalšímu zpracování (například neutralizaci). Technickou nevýhodou této metody je značná korozní agresivita prostředí, která vyžaduje pečlivé navrhování továrních zařízení.

Plazmová pyrolýza

Slibnou metodou je plazmová pyrolýza, kdy se při průchodu látky plazmou o teplotě 1000 až 20 000 °C všechny látky rozloží na atomy .

Metoda má značné omezení - lze zpracovávat pouze kapalné látky, to znamená, že není vhodná pro deaktivaci střel.

Oxidace stříbrnými solemi

Sloučeniny , které jsou silnými oxidačními činidly, lze použít k rozbití chemických zbraní. Typická oxidace se provádí při teplotě 90 °C v kyselině dusičné o koncentraci 8 mol/l: $Ag^{+2}$

sarin:

{\mathsf {C_{4}H_{10}PFO_{2}+10H_{2}O+26Ag^{2+}\rightarrow H_{3}PO_{4}+HF+26H^{+} +26Ag^{+}}}

hořčičný plyn:

{\mathsf {C_{4}H_{8}SCl_{2}+12H_{2}O+28Ag^{2+}\rightarrow 4CO_{2}+H_{2}SO_{4}+2Cl^ {-}+30H^{-}+28Ag^{+}}}

VX:

{\mathsf {C_{11}H_{26}SNPO_{2}+31H_{2}O+82Ag^{2+}\rightarrow 11CO_{2}+H_{3}PO_{4}+H_{ 2}SO_{4}+HNO_{3}+82H^{+}+82Ag^{+}}}

Díky svým silným oxidačním schopnostem mohou sloučeniny rozkládat velké množství látek za poměrně mírných podmínek (to je důležitá podmínka, aby se zabránilo tvorbě chlorovaných dioxinů ). Nevýhodou metody je nutnost zavádět dodatečné množství soli při oxidaci derivátů chloru - v důsledku srážení chloridu stříbrného a také potřeba vytvářet speciální chemické reaktory , které nejsou ovlivněny oxidačními činidly. $Ag^{+2}$

Chemická redukce v plynné fázi

Společnost ECO LOGIC (Rockwood, Ontario ) navrhla metodu redukce v plynné fázi využívající proud vodíku při vysokých teplotách (až 850 °C) a normálním tlaku. Výsledkem této úpravy jsou méně toxické látky, jako je chlorovodík , metan a další lehké uhlovodíky . Zároveň mohou při redukci vznikat nežádoucí produkty: saze , aromatické a polycyklické uhlovodíky. U organických sloučenin s významným obsahem heteroatomů bude produkty rozkladu velké množství anorganických sloučenin.

Kryofrakcionace

Podstata kryofrakcionace, kterou navrhuje General Atomics , spočívá v ochlazení nabitých chemických projektilů kapalným dusíkem na ultra nízké teploty (až −196 °C) s následným drcením pod tlakem . Kovový plášť i chemické činidlo se při takových teplotách stávají nestabilními a snadno se rozbijí. Po opracování jsou všechny součásti odeslány ke spálení a zbudou pouze kovové části vhodné k recyklaci nebo likvidaci [3] .

Významnou výhodou této metody je absence nutnosti předběžné demontáže nábojů, což zvyšuje bezpečnost procesu a také možnost zpracování výbušné munice [4] .

Poznámky

↑ Agentura pro chemické materiály americké armády – technologie spalování Archivováno 1. července 2017 na Wayback Machine . (Angličtina)
↑ Efremenko E. N., Zavyalova N. V., Gudkov D. A., Lyagin I. V., Senko O. V., Gladchenko M. A., Sirotkina M. S., Kholstov A. V., Varfolomeev SD, Kholstov VI Ekologicky bezpečná biodegradace reakčních hmot jedovatých látek vzniklých při destrukci reakčních hmot nebo fosforu. - Russian Chemical Journal, 2010. - T. LIV , č. 4 . - S. 19-24 . — ISSN 0373-0247 .
↑ Demilitarizace -Kryofraktura . General Atomics. Získáno 14. září 2016. Archivováno z originálu 17. dubna 2016.
↑ General Atomics – The Cryofracture Demilitarization Process: An Evolving Technology // Global Demilitarization Symposium & Exhibition 2007 Archived 19 July, 2013 at Wayback Machine . (Angličtina)

Literatura

Filimonov I. V. et al. Biotechnologické metody pro ničení toxických látek a jejich detoxikačních produktů / Autoři: I. V. Filimonov, A. A. Yankovskaya, N. V. Zavjalova, A. N. Golipad, D. P. Kolesnikov, V. A. Kovtun, V. I. Kholstov z ochrany E. N. Vojsko. - 2017. - T. 1. - č. 1. - S. 4-14.

Haralampiev, Mihail S. Krátký přehled technologií pro ničení chemických zbraní (anglicky) . — Eastern Academic Journal, 2015. — No. 2 . - str. 46-52 . — ISSN 2367–7384 . (nedostupný odkaz)
Likvidace chemických zbraní: Alternativní technologie / Kongres USA, Office of Technology Assessment . — Washington. DC : US Government Printing Office , 1992. - ISBN 0-16-037951-2 .
Recenze technologií tepelného ničení chemických a biologických látek vázaných na materiály / Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států amerických. - 2015. - 103 s.

Odkazy

Technologie ničení . Organizace pro zákaz chemických zbraní. Získáno 14. září 2016. Archivováno z originálu 17. dubna 2016.