Genanvendelig bioplastisk membran til at fjerne oliespild fra vand

Polymerforskere fra University of Groningen og NHL Stenden University of Applied Sciences, både i Holland, har udviklet en polymermembran fra biobaseret æblesyre. Det er en superamfifil vitrimer epoxyharpiksmembran, der kan bruges til at adskille vand og olie. Denne membran er fuldt genanvendelig. Når porerne blokeres af begroninger, det kan depolymeriseres, renset og efterfølgende presset ind i en ny membran. Et papir, der beskriver skabelsen af ​​denne membran, blev offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer den 7. marts, 2021.

Hvordan renser man et olieudslip i vand? Dette er noget af en udfordring. Superamfifile membraner, at "elsker" både olie og vand, er en lovende løsning, men endnu ikke særlig praktisk. Disse membraner er ofte ikke robuste nok til brug uden for laboratoriemiljøet, og membranporerne kan tilstoppes som følge af begroning af alger og sand. Chongnan Ye og Katja Loos fra University of Groningen og Vincent Voet og Rudy Folkersma fra NHL Stenden brugte en forholdsvis ny type polymer til at skabe en membran, der både er stærk og nem at genbruge.

Dynamisk netværk

I de seneste år, Forskerne fra begge institutter er gået sammen om at undersøge vitrimer plast, polymermaterialer, der har de mekaniske egenskaber og kemisk modstandsdygtighed som en termohærdende plast. Imidlertid, Vitrimer plast kan også opføre sig som en termoplast, da de kan depolymeriseres og genbruges. Det betyder, at en vitrimerplast har alle kvaliteter til at lave en god membran til olieudslip. "Desuden, det var lavet af æblesyre, en naturlig monomer, " tilføjer Loos.

"Polymerne i vitrimeren er tværbundet på en reversibel måde, " forklarer Voet. "De danner et dynamisk netværk, som muliggør genanvendelse af membranen." Vitrimeren fremstilles gennem basekatalyseret ringåbningspolymerisation mellem uberørt og epoxymodificeret biobaseret æblesyre. Polymererne formales til et pulver ved kugleformaling og omdannes til en porøs membran gennem processen med sintring.

Både vand og olie vil spredes ud på den resulterende superamfifile membran. I et olieudslip, meget mere vand er til stede end olie, hvilket betyder, at membranen er dækket af vand, der så kan passere gennem porerne. Voet:"Vandfilmen på membranens overflade holder olien ude af porerne, så den adskilles fra vandet."

Membranen er fast nok til at filtrere olie fra vandet. Når sand og alger tilstopper porerne, membranen kan depolymeriseres og genskabes fra byggestenene efter fjernelse af forurenende stoffer. "Vi har testet dette i laboratorieskala på nogle få kvadratcentimeter, " siger Loos. "Og vi er sikre på, at vores metoder er skalerbare, både til polymersyntesen og til produktion og genanvendelse af membranen." Forskerne håber, at en industriel partner vil tage fat på den videre udvikling.

At skabe denne nye membran til olieudslip viser styrken i samarbejdet mellem et forskningsuniversitet og et anvendt universitet. "Et stykke tid siden, vi besluttede, at polymergrupperne på de to institutter skulle blive én, ved at dele elever, personale og faciliteter. Vi startede for nylig den første hybride forskningsgruppe i Holland, " forklarer Loos. Dette gør det nemmere at finde applikationer til nydesignede materialer. Voet tilføjer, "Polymerkemikere stræber efter at forbinde molekylære strukturer til materialeegenskaber og anvendelser. Vores hybride forskerhold har erfaringen til at gøre netop det."