Akıllı Sünger, Petrol Sızıntılarını Temizleyebilir
Fotoğraf : Akıllı sünger suya direnç gösterirken (sağda); yağı titizlikle adsorbe eder (solda). Kredi: Northwestern Üniversitesi
Northwestern Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, suda bulunan yağı seçici olarak emen oldukça gözenekli akıllı bir sünger geliştirdi.
Yağdaki ağırlığının 30 katından fazlasını emebilme özelliğine sahip olan sünger, deniz yaşamına zarar vermeden petrol sızıntılarını ucuz ve verimli bir şekilde temizlemek için kullanılabilir. Yağı süngerden sıktıktan sonra, etkinliğini kaybetmeden onlarca kez tekrar kullanılabilir.
Araştırmaya öncülük eden Northwestern Üniversitesi’nden Vinayak Dravid, “petrol sızıntılarının çevre, insan sağlığı ve ekonomi üzerinde yıkıcı etkileri var ” dedi. “Birçok sızıntı küçük olmasına ve akşam haberlerine çıkmamasına rağmen, ekosisteme ve topluma derinden zarar verir. Süngerimiz bu sızıntıları, mevcut en son teknoloji çözümlerinin herhangi birinden daha ekonomik, verimli ve çevre dostu bir şekilde düzeltebilir.”
Petrol sızıntısının temizlenmesi, genellikle deniz yaşamına ve çevreye zarar veren pahalı ve karmaşık bir süreçtir. Şu anda kullanılan çözümler yağın yakılması, çok küçük damlacıklar halinde yağın parçalanması için kimyasal dağıtıcıların kullanılması, suyun üstündeki yağın yüzeyden sıyırılması ve / veya pahalı, geri çevrilemez sorbentlerle emilmesini içerir.
Dravid’in laboratuvarında kıdemli bir araştırma görevlisi ve aynı zamanda makalenin ilk yazarı olan Vikas Nandwana, “her yaklaşımın kendi dezavantajları vardır ve hiçbiri sürdürülebilir çözümler değildir” dedi. “Yanma karbon emisyonlarını arttırır ve dağıtıcılar deniz yaban hayatı için çok zararlıdır. Sıyırıcılar dalgalı sularda veya ince yağ tabakaları ile çalışmaz. Ve sorbentler ise sadece pahalı değil, aynı zamanda büyük miktarda fiziksel atık üretiyorlar—bebek bezi depolama sorununa benzer.”
Northwestern Üniversitesi’nin çözümü, yağı seçici bir şekilde emerek, temiz su ve etkilenmemiş deniz yaşamını geride bırakarak bu zorlukları atlıyor. Sır, manyetik nanoyapıların nanokompozit kaplamasında ve oleofilik (yağ çeken), hidrofobik (suya direnen) ve manyetik olan karbon bazlı bir substratta yatmaktadır. Nanokompozitin nano-gözenekli 3-D yapısı, yağ molekülleriyle seçici olarak etkileşime girer ve yağ moleküllerine bağlanır, sıkışana kadar yağı yakalar ve saklar. Manyetik nanoyapılar akıllı süngere iki ek işlevsellik kazandırır: harici bir manyetik alanın varlığında kontrollü hareket ve yağ gibi adsorbe edilmiş bileşenlerin simüle ve uzak bir şekilde desorpsiyonu.
Görsel Kaynak: Amerikan Kimya Derneği (ACS)
OHM (oleofobik hidrofobik manyetik) nanokompozit bulamaç, piyasada bulunan herhangi bir süngeri kaplamak için kullanılabilir. Araştırmacılar, süngere ince bir bulamaç kaplaması uyguladılar, fazlasını sıktılar ve kurumaya bıraktılar. Sünger, yağ için seçici bir afinite ile hızlı ve kolay bir şekilde akıllı bir süngere (veya “OHM süngeri”) dönüştürülür.
Vinayak ve ekibi, OHM süngerini farklı yoğunluk ve viskoziteye sahip birçok farklı ham yağ ile test etti. Sünger, yağdaki ağırlığının 30 katına kadar sürekli olarak emilir ve suyu geride bırakır. Doğal dalgaları taklit etmek için araştırmacılar ohm süngerini suya daldırılmış bir çalkalayıcıya koydular. Kuvvetli bir çalkalanmadan sonra bile, sünger yalnızca emilen yağın %1’inden daha azını suya geri bırakır.
Video Kaynak: Amerikan Kimya Derneği (ACS)
Dravid, “süngerimiz farklı pH ve tuzluluk seviyelerine sahip çeşitli ve aşırı su koşullarında etkili bir şekilde çalışıyor” dedi. “Nano ölçekli bir çözümle giga-ton sorununu çözebileceğimize inanıyoruz.”
Nandwana, “aşırı besinler, ağır metal kirleticiler, VOC/toksinler ve diğerleri gibi su, toprak ve havada bulunan kirleticileri seçici olarak gidermek ve geri kazanmak için çevresel bir iyileştirme platformu olarak bu tür akıllı süngerleri tanıtmaktan heyecan duyuyoruz” dedi. “Nanoyapı kaplaması, bu kirleticileri seçici olarak adsorbe etmek (ve daha sonra desorbe etmek) için uyarlanabilir.”
Ekip ayrıca, gübre akışı ve tarımsal kirlilikten fosfatlar gibi fazla çözünmüş besinleri seçici olarak emebilen (ve daha sonra geri kazanabilen) başka bir OHM süngeri sınıfı üzerinde çalışıyor. Dravid’in laboratuvarında doktora adayı ve eş yazar olan Stephanie Ribet bu konuyu takip ediyor. Ekip, çevre temizliği için OHM teknolojisini geliştirmeyi ve ticarileştirmeyi planlıyor.
Kaynak: phys.org
