A perfuração e o fraturamento hidráulico no fundo do mar produzem 100 bilhões de barris de águas residuais contaminadas com óleo todos os anos, liberando minúsculas gotículas de óleo na água circundante.

A maioria dos esforços para remover o óleo da água concentra-se na remoção de grandes manchas de óleo de derramamentos industriais, mas estes não são adequados para a remoção de gotículas minúsculas. Em vez de, os cientistas estão procurando novas maneiras de limpar a água.

Agora, pesquisadores da Universidade de Toronto (U of T) e do Imperial College London desenvolveram uma esponja que remove mais de 90 por cento das microgotículas de óleo de águas residuais em dez minutos.

Depois de capturar o óleo das águas residuais, a esponja pode ser tratada com um solvente, que libera o óleo da esponja. O óleo pode então ser reciclado; a esponja, pronto para ser usado novamente.

A esponja aprimora um conceito anterior:o autor principal, Dr. Pavani Cherukupally, agora do Departamento de Engenharia Química do Imperial, havia desenvolvido uma versão inicial da esponja durante seu doutorado. no U de T. Embora a esponja anterior tenha removido mais de 95 por cento do óleo nas amostras testadas, levou três horas para fazer isso - muito mais do que seria útil na indústria.

A acidez e a alcalinidade também apresentaram um problema, como o pH da água residual contaminada ditou o quão bem a esponja funcionou. Dr. Cherukupally disse:"O pH ideal para o nosso sistema era 5,6, mas as águas residuais da vida real podem variar em pH de quatro a dez. Quando chegamos ao topo dessa escala, vimos a remoção de óleo cair significativamente, para apenas seis ou sete por cento. "

Agora, Dr. Cherukupally, junto com U of T e acadêmicos imperiais, modificou quimicamente a esponja para ser de uso potencial na indústria. A nova esponja funciona mais rápido, e em uma faixa de pH muito mais ampla do que a versão anterior.

Os resultados são publicados hoje em Sustentabilidade da Natureza .

Segredos esponjosos

Para criar a esponja original, O Dr. Cherukupally usou espumas comuns de poliuretano - semelhantes às encontradas nas almofadas do sofá - para separar minúsculas gotículas de óleo das águas residuais. A equipe ajustou cuidadosamente o tamanho dos poros, química de superfície, e área de superfície, para criar uma esponja que atrai e captura as gotas de óleo - um processo conhecido como 'adsorção' - enquanto deixa a água fluir.

Para melhorar as propriedades da esponja no novo estudo, A equipe do Dr. Cherukupally trabalhou com químicos da U of T para adicionar partículas minúsculas de um material conhecido como silício nanocristalino às superfícies da espuma. Eles poderiam então controlar melhor a área de superfície da esponja e a química da superfície, melhorando sua capacidade de capturar e reter gotículas de óleo - um conceito conhecido como energia de superfície crítica.

Depois de usar, a esponja pode ser removida da água e tratada com um solvente, liberando o óleo de sua superfície.

Cherukupally disse:"O conceito crítico de energia de superfície vem do mundo da pesquisa de bioincrustação - tentando evitar que microorganismos e criaturas como cracas se fixem em superfícies como cascos de navios.

"Normalmente, você deseja manter a energia de superfície crítica em um determinado intervalo para evitar o apego, mas no nosso caso, nós o manipulamos para que as gotas se agarrassem com força.

"É uma questão de selecionar estrategicamente as características dos poros e de suas superfícies. As esponjas comerciais já têm poros minúsculos para capturar pequenas gotículas. As esponjas de poliuretano são feitas de produtos petroquímicos, então eles já tiveram grupos químicos que os tornam bons na captura de gotículas.

"O problema é que tínhamos menos grupos químicos do que o necessário para capturar todas as gotículas. Portanto, trabalhei com químicos da U of T para aumentar o número de grupos químicos, e com o professor Daryl Williams do Imperial para obter a quantidade certa de revestimento. "

Limpeza de óleo

A co-autora, Professora Amy Bilton, da Universidade de Toronto, disse:"As estratégias atuais para a limpeza de derramamento de óleo estão focadas na mancha de óleo flutuante, mas eles perdem as microgotículas que se formam na água. "

"Embora nossa esponja tenha sido projetada para águas residuais industriais, adaptá-lo para condições de água doce ou marinhas pode ajudar a reduzir a contaminação ambiental de vazamentos futuros. "

O Dr. Cherukupally continuará a melhorar o desempenho da esponja para aplicações de óleo e se juntou ao Dr. Huw Williams no Departamento de Ciências da Vida do Imperial para investigar como as esponjas podem remover bactérias da água salgada.

Ela também quer usar as esponjas para tratar a contaminação por gás, mineração, e indústrias têxteis, e quer tornar a tecnologia acessível para uso em países em desenvolvimento - principalmente para livrar rios contaminados de produtos orgânicos, metais pesados, e patógenos.