Un equipo dirigido por la Northwestern University ha desarrollado una esponja inteligente altamente porosa que absorbe selectivamente el aceite en el agua.
Con la capacidad de absorber más de 30 veces su peso en aceite, la esponja podría usarse para limpiar de manera económica y eficiente los derrames de petróleo sin dañar la vida marina. Después de exprimir el aceite de la esponja, puede reutilizarse muchas docenas deveces sin perder su efectividad.
"Los derrames de petróleo tienen efectos devastadores e inmediatos sobre el medio ambiente, la salud humana y la economía", dijo Vinayak Dravid de Northwestern, quien dirigió la investigación. "Aunque muchos derrames son pequeños y pueden no ser noticia por la noche, aún son profundamente invasivos parael ecosistema y la comunidad circundante. Nuestra esponja puede remediar estos derrames de una manera más económica, eficiente y ecológica que cualquiera de las soluciones de vanguardia actuales ".
La investigación fue publicada ayer 27 de mayo en la revista Ingeniería industrial e investigación química .
Dravid es el Profesor Abraham Harris de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. Vikas Nandwana, investigador asociado senior en el laboratorio de Dravid, es el primer autor del artículo.
La limpieza de derrames de petróleo es un proceso costoso y complicado que a menudo daña la vida marina y daña aún más el medio ambiente. Las soluciones actualmente utilizadas incluyen la quema del petróleo, el uso de dispersantes químicos para descomponer el aceite en gotas muy pequeñas, descremar el aceite que flota sobre el aguay / o absorbiéndolo con sorbentes caros, no reciclables.
"Cada enfoque tiene sus propios inconvenientes y ninguno es una solución sostenible", dijo Nandwana. "La quema aumenta las emisiones de carbono y los dispersantes son terriblemente dañinos para la vida marina. Los desnatadores no funcionan en aguas turbulentas o con capas delgadas de petróleo. Y sorbentesno solo son caros, sino que generan una gran cantidad de desechos físicos, similar al problema del vertedero de pañales ".
La solución del noroeste supera estos desafíos al absorber selectivamente el petróleo y dejar atrás el agua limpia y la vida marina no afectada. El secreto radica en un recubrimiento nanocompuesto de nanoestructuras magnéticas y un sustrato a base de carbono que es oleófilo atrae el petróleo, hidrófobo resiste el agua y magnético. La estructura 3D nanoporosa del nanocompuesto interactúa selectivamente y se une a las moléculas de aceite, capturando y almacenando el aceite hasta que se exprime. Las nanoestructuras magnéticas le dan a la esponja inteligente dos funcionalidades adicionales: movimiento controlado en presencia de un imán externocampo y desorción de componentes adsorbidos, como el aceite, de forma simulada y remota.
La suspensión de nanocompuestos OHM oleofóbico hidrofóbico magnético se puede usar para recubrir cualquier esponja barata disponible en el mercado. Los investigadores aplicaron una capa delgada de la suspensión a la esponja, exprimieron el exceso y lo dejaron secar. La esponja es rápida yse convierte fácilmente en una esponja inteligente o "esponja OHM" con una afinidad selectiva por el petróleo.
Vinayak y su equipo probaron la esponja OHM con muchos tipos diferentes de aceites crudos de diferente densidad y viscosidad. La esponja OHM absorbió constantemente hasta 30 veces su peso en aceite, dejando atrás el agua. Para imitar las olas naturales, los investigadores pusieronEsponja OHM en un agitador sumergido en agua. Incluso después de agitar vigorosamente, la esponja libera menos del 1% de su aceite absorbido de vuelta al agua.
"Nuestra esponja funciona eficazmente en condiciones acuáticas diversas y extremas que tienen diferentes niveles de pH y salinidad", dijo Dravid. "Creemos que podemos abordar un problema de giga toneladas con una solución a nanoescala".
"Nos complace presentar esponjas inteligentes como una plataforma de remediación ambiental para eliminar y recuperar contaminantes presentes en el agua, el suelo y el aire, como el exceso de nutrientes, contaminantes de metales pesados, COV / toxinas y otros", dijo Nandwana ".El recubrimiento de nanoestructura se puede adaptar para adsorber selectivamente y luego desorber estos contaminantes ".
El equipo también está trabajando en otro grado de esponja OHM que puede absorber selectivamente y luego recuperar el exceso de nutrientes disueltos, como fosfatos, de la escorrentía de fertilizantes y la contaminación agrícola. Stephanie Ribet, candidata a doctorado en el laboratorio de Dravid yel coautor de papel está tratando este tema. El equipo planea desarrollar y comercializar la tecnología OHM para la limpieza ambiental.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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