Sudaki Petrol Sızıntılarını Temizlemek için Geri Dönüştürülebilir, Biyoplastik Membranların Kullanılması

Hollanda’daki Groningen Üniversitesi ve NHL Stenden Uygulamalı Bilimler Üniversitesi’nden polimer alanındaki bilim insaları, biyo bazlı malik asitten bir polimer membran geliştirdiler. Bu membran, su ve yağı ayırmak için kullanılabilen süper amfifilik (hem hidrofilik hem hidrofobik) bir epoksi reçinedir. Bu zar tamamen geri dönüştürülebilir. Gözenekler kirleticiler tarafından bloke edildiğinde depolimerize olabilir, temizlenebilir ve daha sonra yeni bir membrana dönüşebilir. Bu zarın oluşumunu anlatan bir makale ise, 7 Mart 2021’de Advanced Materials dergisinde yayınlanmıştır.

Sudaki petrol sızıntısı nasıl temizlenebilir? Bu oldukça zorlu bir iştir. Hem yağı hem de suyu seven süper amfifilik membranlar umut verici bir çözümdür ancak henüz çok pratik değildir. Bu membranlar genellikle laboratuvar ortamı dışında kullanım için yeterince sağlam değildir ve membran gözenekleri, yosun ve kumla kirlenme sonucunda tıkanabilir. Groningen Üniversitesi’nden Chongnan Ye ve Katja Loos ile NHL Stenden’den Vincent Voet ve Rudy Folkersma, hem güçlü hem de geri dönüşümü kolay bir zar oluşturmak için nispeten yeni bir polimer türü kullandılar.

Dinamik Bağlantı

Son yıllarda, her iki enstitüden araştırmacılar, termoset plastiğin mekanik özellikleri ve kimyasal direncine sahip olan vitrimer plastikleri araştırmak için güçlerini birleştirdiler. Ayrıca, vitrimer plastikler depolimerize edilip yeniden kullanılabildikleri için termoplastik gibi davranabilirler. Bunlar, bir vitrimer plastiğin petrol sızıntısını iyileştirmede iyi bir membran yapmak için tüm niteliklere sahip olduğu anlamına gelir. Loos, “Ayrıca, doğal bir monomer olan malik asitten yapıldı” diye ekliyor.

Voet, “Vitrimerdeki polimerler tersine çevrilebilir bir şekilde çapraz bağlanmıştır.” diye açıklıyor. Böylece, membranın geri dönüşümünü sağlayan dinamik bir ağ oluştururlar. Vitrimer, saf ve epoksi ile modifiye edilmiş biyo bazlı malik asit arasında baz katalizli halka açma polimerizasyonu yoluyla üretilir. Polimerler bilyeli öğütme ile toz haline getirilir ve sinterleme işlemi ile gözenekli bir zara dönüştürülür.

Gözenekler

Ortaya çıkan süper amfifilik membranda hem su hem de yağ yayılacaktır. Bir petrol sızıntısında petrolden çok daha fazla su bulunur, bu da zarın daha sonra gözeneklerden geçebilecek suyla kaplandığı anlamına gelir. Voet: ”Membran yüzeyindeki su filmi, yağı gözeneklerden uzak tutarak sudan ayrılmasını sağlıyor.”

Membran, sudaki yağı filtrelemek için yeterince sağlamdır. Kum ve algler gözenekleri tıkadığında, zar depolimerize edilebilir ve kirleticiler uzaklaştırıldıktan sonra yapı taşlarından yeniden oluşturulabilir. Loos, bunu birkaç santimetrekarelik bir laboratuvar ölçeğinde test ettiklerin söyledi. “Hem polimer sentezi hem de zarın üretimi ve geri dönüşümü için yöntemlerimizin ölçeklenebilir olduğundan eminiz.” Bilim insanları, bir endüstriyel ortağın projeyi daha ileri götüreceğini düşünüyorlar.

Uygulamalar

Petrol sızıntısının giderilmesi için bu yeni zarın oluşturulması, bir araştırma üniversitesi ile uygulamalı bilimler üniversitesi arasındaki işbirliğinin gücünü göstermektedir. ”Bir süre önce; öğrencileri, personeli ve tesisleri paylaşarak iki enstitüdeki polimer gruplarının tek olması gerektiğine karar verdik. Kısa bir süre önce Hollanda’daki ilk hibrit araştırma grubunu kurduk.” diye açıklıyor Loos. Bu, yeni tasarlanmış malzemeler için uygulama bulmayı kolaylaştırıyor. Voet ise şöyle ekliyor: ” Polimer kimyagerleri, moleküler yapıları malzeme özelliklerine ve uygulamalarına bağlamaya çalışıyorlar. Hibrit araştırma ekibimiz tam da bunu yapacak deneyime sahip.”

Kaynak: eurekalert.org