Un team guidato dalla Northwestern University ha sviluppato una spugna intelligente altamente porosa che assorbe selettivamente l'olio in acqua.

Con una capacità di assorbire più di 30 volte il suo peso in olio, la spugna potrebbe essere utilizzata per pulire in modo economico ed efficiente le fuoriuscite di petrolio senza danneggiare la vita marina. Dopo aver spremuto l'olio dalla spugna, può essere riutilizzato molte decine di volte senza perdere la sua efficacia.

"Le fuoriuscite di petrolio hanno effetti devastanti e immediati sull'ambiente, salute umana ed economia, ", ha detto Vinayak Dravid della Northwestern, che ha condotto la ricerca. "Anche se molte fuoriuscite sono piccole e potrebbero non fare notizia la sera, sono ancora profondamente invasive per l'ecosistema e la comunità circostante. La nostra spugna può rimediare a queste fuoriuscite in modo più economico, modo efficiente ed ecologico rispetto a qualsiasi delle attuali soluzioni all'avanguardia."

La ricerca è stata pubblicata ieri (27 maggio) sulla rivista Ingegneria industriale e ricerca chimica .

Dravid è Abraham Harris Professor of Materials Science and Engineering presso la McCormick School of Engineering della Northwestern. Vikas Nandwana, un ricercatore associato senior nel laboratorio di Dravid, è il primo autore dell'articolo.

La pulizia delle fuoriuscite di petrolio è un processo costoso e complicato che spesso danneggia la vita marina e danneggia ulteriormente l'ambiente. Le soluzioni attualmente utilizzate includono la combustione dell'olio, utilizzando disperdenti chimici per scomporre l'olio in goccioline molto piccole, schiumare l'olio che galleggia sull'acqua e/o assorbendolo con costosi, assorbenti non riciclabili.

"Ogni approccio ha i suoi svantaggi e nessuna è una soluzione sostenibile, "Nandwana ha detto. "La combustione aumenta le emissioni di carbonio ei disperdenti sono terribilmente dannosi per la fauna marina. Gli skimmer non funzionano in acque agitate o con sottili strati di olio. E i sorbenti non sono solo costosi, ma generano un'enorme quantità di rifiuti fisici, simile al problema della discarica dei pannolini".

La soluzione Northwestern aggira queste sfide assorbendo selettivamente il petrolio e lasciando dietro di sé acqua pulita e vita marina inalterata. Il segreto sta in un rivestimento nanocomposito di nanostrutture magnetiche e un substrato a base di carbonio che è oleofilo (attira il petrolio), idrofobico (resiste all'acqua) e magnetico. La struttura nanoporosa 3-D del nanocomposito interagisce e si lega selettivamente alle molecole di olio, catturare e conservare l'olio fino a quando non viene spremuto. Le nanostrutture magnetiche conferiscono alla spugna intelligente due funzionalità aggiuntive:movimento controllato in presenza di un campo magnetico esterno e desorbimento dei componenti adsorbiti, come l'olio, in maniera simulata e remota.

Il liquame nanocomposito OHM (oleofobico idrofobico magnetico) può essere utilizzato per rivestire qualsiasi materiale economico, spugna disponibile in commercio. I ricercatori hanno applicato un sottile strato di impasto liquido alla spugna, strizzate l'eccesso e lasciate asciugare. La spugna viene rapidamente e facilmente convertita in una spugna intelligente (o "spugna OHM") con un'affinità selettiva per l'olio.

Vinayak e il suo team hanno testato la spugna OHM con molti tipi diversi di oli grezzi di diversa densità e viscosità. La spugna OHM assorbe costantemente fino a 30 volte il suo peso in olio, lasciandosi alle spalle l'acqua. Per imitare le onde naturali, i ricercatori hanno messo la spugna OHM su uno shaker immerso nell'acqua. Anche dopo un vigoroso scuotimento, la spugna rilascia nell'acqua meno dell'1% dell'olio assorbito.

"La nostra spugna funziona efficacemente in condizioni acquatiche diverse ed estreme che hanno diversi livelli di pH e salinità, "Dravid ha detto. "Crediamo di poter affrontare un problema gigantesco con una soluzione su scala nanometrica".

"Siamo entusiasti di introdurre spugne così intelligenti come piattaforma di bonifica ambientale per rimuovere e recuperare selettivamente gli inquinanti presenti nell'acqua, suolo e aria, come nutrienti in eccesso, contaminanti di metalli pesanti, COV/tossine e altri, "Nandwana ha detto. "Il rivestimento con nanostruttura può essere adattato per adsorbire selettivamente (e successivamente desorbire) questi inquinanti".

Il team sta anche lavorando su un altro tipo di spugna OHM che può assorbire selettivamente (e successivamente recuperare) i nutrienti disciolti in eccesso, come fosfati, dal deflusso di fertilizzanti e dall'inquinamento agricolo. Stefania Ribet, un dottorato di ricerca candidato nel laboratorio di Dravid e coautore della carta sta perseguendo questo argomento. Il team prevede di sviluppare e commercializzare la tecnologia OHM per la pulizia ambientale.