Yeni membran sistemi ile suyu sürekli filtreleyip, yağı toplarken kirliliğe karşı da dayanıklıdır.

Bazı balıkların yemek şekilleri taklit edilerek geliştirilen yeni membran, dökülen yağı sudan kolayca ayırır ve toplar hem de sistemde herhangi bir tıkanma olmadan (ACS Nano 2017, DOI:10.1021 acs no.6b07918). Araştırmacılara göre bu yeni sistem, büyük petrol sızıntılarının temizlenmesinde etkili ve düşük maliyetli bir yol olabilir.

Afetle mücadele uzmanları, büyük petrol sızıntılarını kaygan yüzen kayışlarla ve sıyırıcılar yardımıyla temizlemektedirler. Birçok araştırmacı potansiyel olarak daha ucuz ve daha hızlı membranlar geliştirmek için çalışmaktadırlar. Ancak zarların gözenekleri bir süre sonra yağlar yüzünden tıkanıyor ve bu da membran sistemini etkisiz hale getiriyor.

Beihang Üniversitesi’nden Dongliang Tian, ​​Wollongong Üniversitesi’nden Ziqi Sun ve meslektaşları ile birlikte balıkların boğaz yapılarından esinlenerek yeni filtre tasarladılar. Suyun içinde askıda kalan küçük avları (küçük yemek parçacıklarını) filtrelemek için, balıkların boğazlarında daha dar ve boğaza daha yakın kemikli kemerler vardır. Su, boğaza akar yavaş yavaş kemerler arasındaki boşluklardan dışarıya sızar ve gıda parçacıkları arkadan toplanır.

Bu süreci taklit etmek, takip etmek isteyen araştırmacılar, bir uçtan diğerine 150 nm’den 30 nm’ye kadar gözenek boyutunu giderek azaltan, beş tane ağ gözü içeren 3 cm uzunluğunda paslanmaz çelik bir zar oluşturdu.  Zarları, birbirlerine sıkışmış, suyu kilitleyen, membranı su çeken veya hidrofilik hale getiren küçük cepler oluşturan kobalt oksit nanosetleri ile kapladılar. Ardından, alttaki büyük gözenekler ve üste denetleyici yardımıyla iletilen sinyaller yardımıyla geminin membran açısını ayarlanıp önce alt tarafa sonra da suyun içine nasıl ittiğini örnek almışlar, taklit etmişlerdir. Su zara yani membrana nüfuz eder ve hidrofilik yüzeyi boyunca bir tabaka oluşturarak, yağın gözenekleri tıkamasını engeller. Tian, alttaki, su akışı ile karşılaşan büyük gözeneklerin suyun hızlı akmasında izin verdiğini açıklarken, tepedeki suyla dolu olan küçük gözeneklerin, en üstteki su izolasyonlu küçük gözenekler yağı iterek zarın üstünden kolayca bir kaba akmasına izin vermektedir. İlk geçişte yağ büyük gözeneklerden geçebilmesine rağmen, sistem her geçişte daha fazla yağ yakalayarak kirlenmiş bir alan boyunca birden çok tarama yapar.

Araştırmacılar, bu sistemi, 100 cm uzunluğunda, 10 cm genişliğinde, su ve çeşitli yağlardan(ham petrol, dizel yakıt, mısırözü yağı veya hidrolik sıvı.) oluşan bir karışımla doldurulmuş lavaboda test etmişlerdir. Zarın her bir metresine karşılık, dakikada 50 litrelik bir oranda yağ toplandığı hesaplanmıştır ve membranı lavabo boyunca 100 dakikada 2000’den fazla kez bastırabilmişlerdir. Bu kullanımlardan sonra verimlilik değeri % 3’ten daha az bir değere düşmüştür ve Tian, ​​membranın temizlendiği takdirde verimliliğin geri kazanılacağını söylemiştir. Ekip yağ-su karışımını; 90 µm açıklığındaki gözenekli membran ile geleneksel bir düzeneğe döküp bu iki faklı düzeneği karşılaştırmışlardır. Buna göre membran sistemi 50 kullanımdan sonra tıkanmıştır.

Bu yeni filtreleme tekniği Tsinghua Üniversitesi Lin Feng’e göre “tek aşamalı, hızlı, sürekli ve yüksek verimli dökülen yağ toplama” sağlayabilir. Söz konusu teknik, özellikle göllerde ve durgun denizlerde büyü ölçektei petrol sızıntılarında kullanılmak üzere büyük umutlar vaat ediyor. Dalganın olması durumunda bazı zorluklarla karşılaşılabilinir. Bunlardan biri; su zarın üst kısmına yani yağ toplama kabına sızabilir ve bu da membran sisteminin verimliliğinin düşmesine neden olabilir.

Araştırmacılar, gözenek boyutlarının, gemi hızının ve membran uzunluğunun-eğimi gibi ayarlanabilir değişkenlerin, dalgalı suya dayanmasına yardımcı olabileceğini önermektedirler.

Kaynak : acs.org

İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.
×
İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.