Oliefangende svamp kan opsuge rester fra offshore-boringer

Boring og fracking efter olie under havbunden producerer 100 milliarder tønder olieforurenet spildevand hvert år ved at frigive små oliedråber i omgivende vand.

De fleste bestræbelser på at fjerne olie fra vand fokuserer på at fjerne store oliepletter fra industriudslip, men disse er ikke egnede til at fjerne små dråber. I stedet, forskere leder efter nye måder at rense vandet på.

Nu, forskere ved University of Toronto (U of T) og Imperial College London har udviklet en svamp, der fjerner over 90 procent af oliemikrodråberne fra spildevandet inden for ti minutter.

Efter at have opsamlet olie fra spildevand, svampen kan behandles med et opløsningsmiddel, som frigiver olien fra svampen. Olien kan derefter genbruges; svampen, klar til at blive brugt igen.

Svampen forbedrer i forhold til et tidligere koncept:hovedforfatter Dr. Pavani Cherukupally, nu fra Imperials afdeling for kemiteknik, havde udviklet en tidlig version af svampen under sin ph.d. ved U af T. Selvom den forrige svamp fjernede mere end 95 procent af olien i de testede prøver, det tog tre timer at gøre det - langt længere end det ville være nyttigt i industrien.

Surhed og alkalinitet var også et problem, da pH-værdien af ​​forurenet spildevand dikterede, hvor godt svampen fungerede. Dr. Cherukupally sagde:"Den optimale pH for vores system var 5,6, men det virkelige spildevand kan variere i pH fra fire til ti. Da vi nåede toppen af ​​den skala, vi så oliefjernelse falde markant, ned til kun seks eller syv procent."

Nu, Dr. Cherukupally, sammen med U of T og Imperial akademikere, har kemisk modificeret svampen til potentiel brug for industrien. Den nye svamp virker hurtigere, og over et meget bredere pH-område end den tidligere version.

Resultaterne offentliggøres i dag i Naturens bæredygtighed .

Svampede hemmeligheder

For at skabe den originale svamp, Dr. Cherukupally brugte almindelige polyurethanskum - svarende til dem, der findes i sofapuder - til at adskille små dråber olie fra spildevand. Holdet tilpassede omhyggeligt porestørrelsen, overfladekemi, og overfladeareal, at skabe en svamp, der tiltrækker og fanger oliedråber - en proces kendt som 'adsorption' - og samtidig lader vandet strømme igennem.

For at forbedre svampens egenskaber i den nye undersøgelse, Dr. Cherukupallys team arbejdede sammen med U of T-kemikere for at tilføje små partikler af et materiale kendt som nanokrystallinsk silicium til skumoverfladerne. De kunne så bedre kontrollere svampens overfladeareal og overfladekemi, forbedre sin evne til at fange og fastholde oliedråber - et koncept kendt som kritisk overfladeenergi.

Efter brug, svampen kunne fjernes fra vandet og behandles med et opløsningsmiddel, frigør olien fra overfladen.

Dr. Cherukupally sagde:"Det kritiske overfladeenergikoncept kommer fra biobegroningsforskningens verden - forsøger at forhindre mikroorganismer og væsner som bjælker i at fæstne sig til overflader som skibsskrog.

"Normalt, du ønsker at holde kritisk overfladeenergi i et vist område for at forhindre fastgørelse, men i vores tilfælde vi manipulerede den for at få dråberne til at klæbe sig fast.

"Det handler om strategisk udvælgelse af porernes egenskaber og deres overflader. Kommercielle svampe har allerede små porer til at fange små dråber. Polyurethansvampe er lavet af petrokemikalier, så de har allerede haft kemiske grupper, som gør dem gode til at fange dråber.

"Problemet var, at vi havde færre kemiske grupper, end hvad der skulle til for at fange alle dråberne. Jeg arbejdede derfor sammen med U of T-kemikere for at øge antallet af kemiske grupper, og med Imperials professor Daryl Williams for at få den rigtige mængde belægning."

Oprensning af olie

Medforfatter professor Amy Bilton fra U of T sagde:"Nuværende strategier for oprydning af olieudslip er fokuseret på den flydende olieslik, men de savner mikrodråberne, der dannes i vandet."

"Selvom vores svamp er designet til industrielt spildevand, At tilpasse det til ferskvands- eller havforhold kan hjælpe med at reducere miljøforurening fra fremtidige udslip."

Dr. Cherukupally vil fortsætte med at forbedre svampens ydeevne til olieapplikationer og er gået sammen med Dr. Huw Williams ved Imperial's Department of Life Sciences for at undersøge, hvordan svampene kunne fjerne bakterier fra saltvand.

Hun vil også bruge svampene til at behandle forurening fra gas, minedrift, og tekstilindustrien, og ønsker at gøre teknologien overkommelig til brug i udviklingslande - primært til at befri forurenede floder for organiske stoffer, tungmetaller, og patogener.