Naukowcy z Chin i Izraela znaleźli sposób na usuwanie ropy naftowej z wód morskich i oceanicznych. W tym celu wykorzystany może być korek, poddany obróbce laserem.
Badacze z Central South University i Huazhong University of Science and Technology w Chinach oraz Ben-Gurion University of the Negev w Izraelu wykorzystali do oczyszczania wód morskich po wyciekach ropy naftowej naturalny korek, który poddali obróbce laserowej. Wyniki ich prac zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie "Applied Physics Letters", wydawanym przez Amerykański Instytut Fizyki.
Dotychczas stosowane metody oczyszczania wód z wycieków ropy, takie jak wykorzystywanie systemu chłonnych szczotek, stosowanie preparatów zawierających "ropożerne" bakterie, wypalanie plam ciekłej kopaliny albo rozpryskiwanie na ich powierzchni środków chemicznych, okazały się często bardzo kosztowne, niewystarczająco efektywne lub szkodliwe dla środowiska.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Odpowiedzią zwykły korek
Dlatego naukowcy z Chin i Izraela podjęli się wyzwania stworzenia nietoksycznego i skutecznego rozwiązania, które wykorzystuje materiały o niskim śladzie węglowym. Wybór padł na korek, który jest naturalnym surowcem pozyskiwanym z kory dębu korkowego.
- W pewnym eksperymencie laserowym odkryliśmy, że zwilżalność korka pod wpływem światła laserowego znacznie się zmieniła. Materiał zyskał właściwości superhydrofobowe (odpychające wodę) i superoleofilowe (przyciągające olej) – powiedział główny autor opracowania, Yuchun He z Wydziału Fizyki i Elektroniki Central South University.
- Korek jest przyjazny dla środowiska i nadaje się do recyklingu. Pomyśleliśmy więc o jego wykorzystaniu do usuwania wycieków ropy - dodał współautor opracowania, Kai Yin.
Korek jest surowcem pozyskiwanym z kory dębów korkowych, gatunku wiecznie zielonego drzewa rosnącego w Afryce północnej i na południu Europy. Z każdego drzewa korę można zdejmować co ok. siedem-dziewięć lat. Pozbawione kory dęby zwiększają aktywność biologiczną, by przyspieszyć regenerację, i pochłaniają wtedy więcej dwutlenku węgla z powietrza. Zbiór korka pomaga więc zmniejszyć ilość tego gazu cieplarnianego w atmosferze.
W trakcie badań naukowcy przetestowali różne warianty obróbki laserowej korka. Badali nanoskopowe zmiany strukturalne tego surowca, jego skład, kąty, pod którymi woda i olej stykają się z powierzchnią. Sprawdzali też absorpcję, odbicie i emisję fal świetlnych korka w całym spektrum, aby określić jego trwałość po wielu cyklach ogrzewania i chłodzenia.
Po obróbce laserowej korek zyskuje bowiem szczególne właściwości fototermiczne. Światło słoneczne błyskawicznie ogrzewa surowiec – w ciągu 10-15 sekund jego temperatura wzrasta do 58 st. C. Także wtedy, gdy materiał zostaje wrzucony do skażonego morza. Rośnie też wtedy temperatura unoszącej się na powierzchni wody ropy naftowej, w związku z tym spada jej lepkość, a wtedy łatwiej zebrać zanieczyszczenie.
- Kiedy korek poddawany jest szybkiej pulsacyjnej obróbce laserowej, jego mikrostruktura powierzchni staje się bardziej szorstka, a to na poziomie od mikro do nano zwiększa jej hydrofobowość – wyjaśnił Yin.
Tak spreparowany korek nie nasiąka więc wodą. Za to przywiera do niego ropa naftowa. Testowany materiał absorbował 4,02 grama na centymetr kwadratowy ropy w czasie 200 sekund. Naukowcy stwierdzili, że ropę można odzyskiwać z kory i ponownie wykorzystać surowiec do oczyszczania wody.
Skutki wycieków ropy naftowej
Do wycieków ropy naftowej dochodzi m.in. z powodu wycieku z platform wiertniczych, wypadków tankowców czy rozszczelnień rurociągów. Są to jedne z najgroźniejszych katastrof ekologicznych. Powodują wielomilionowe straty finansowe, ale przede wszystkim stanowią śmiertelne niebezpieczeństwo dla ekosystemów morskich i oddziałują na nie przez wiele lat. Szczególnie negatywnie wpływają na życie w strefach przybrzeżnych, a gdy ropa dostanie się do gleby oraz wód powierzchniowych i głębinowych – skażenie zagraża także organizmom lądowym, w tym ludziom.
Największa tego typu katastrofa w historii wydarzyła się w Zatoce Meksykańskiej po eksplozji na platformie wiertniczej Deepwater Horizon w kwietniu 2010 r. Potężny wyciek trwał 87 dni, do wód zatoki przedostało się w sumie 770 mln litrów ropy, która gromadziła się na południowym wybrzeżu USA. Według szacunków mogło zginąć wtedy nawet milion ptaków morskich oraz setki tysięcy ryb, wielorybów, delfinów albo żółwi morskich. Zdaniem ekspertów zdarzenie poczyniło nieodwracalne zniszczenia w ekosystemie północnej Zatoki Meksykańskiej.