Uma equipe liderada pela Northwestern University desenvolveu uma esponja inteligente altamente porosa que seletivamente absorve o óleo na água.

Com capacidade de absorver mais de 30 vezes seu peso em óleo, a esponja pode ser usada para limpar derramamentos de óleo de maneira econômica e eficiente sem prejudicar a vida marinha. Depois de espremer o óleo da esponja, pode ser reutilizado muitas dezenas de vezes sem perder sua eficácia.

“Derramamentos de óleo têm efeitos devastadores e imediatos sobre o meio ambiente, saúde humana e economia, "disse Vinayak Dravid da Northwestern, quem liderou a pesquisa. "Embora muitos vazamentos sejam pequenos e possam não chegar ao noticiário noturno, eles ainda são profundamente invasivos para o ecossistema e a comunidade circundante. Nossa esponja pode remediar esses vazamentos de uma forma mais econômica, mais eficiente e ecologicamente correta do que qualquer uma das soluções de última geração atuais. "

A pesquisa foi publicada ontem (27 de maio) na revista Engenharia Industrial e Pesquisa Química .

Dravid é o professor Abraham Harris de Ciência e Engenharia de Materiais na McCormick School of Engineering da Northwestern. Vikas Nandwana, um associado sênior de pesquisa no laboratório de Dravid, é o primeiro autor do artigo.

A limpeza de derramamento de óleo é um processo caro e complicado que muitas vezes prejudica a vida marinha e danifica ainda mais o meio ambiente. As soluções usadas atualmente incluem a queima do óleo, usando dispersantes químicos para quebrar o óleo em gotículas muito pequenas, óleo de escumação flutuando em cima da água e / ou absorvendo-o com caro, sorventes não recicláveis.

"Cada abordagem tem suas próprias desvantagens e nenhuma é uma solução sustentável, "Nandwana disse." A queima aumenta as emissões de carbono e os dispersantes são terrivelmente prejudiciais para a vida selvagem marinha. Os skimmers não funcionam em águas turbulentas ou com camadas finas de óleo. E sorventes não são apenas caros, mas eles geram uma grande quantidade de lixo físico - semelhante ao problema do aterro de fraldas. "

A solução da Northwestern contorna esses desafios, absorvendo óleo seletivamente e deixando água limpa e vida marinha não afetada para trás. O segredo está em um revestimento nanocompósito de nanoestruturas magnéticas e um substrato à base de carbono que é oleofílico (atrai óleo), hidrofóbico (resiste à água) e magnético. A estrutura 3-D nanoporosa do nanocompósito interage seletivamente com as moléculas de óleo e se liga a elas, capturando e armazenando o óleo até que seja espremido. As nanoestruturas magnéticas fornecem à esponja inteligente duas funcionalidades adicionais:movimento controlado na presença de um campo magnético externo e dessorção de componentes adsorvidos, como óleo, de forma simulada e remota.

A pasta de nanocompósito OHM (oleofóbica hidrofóbica magnética) pode ser usada para revestir qualquer esponja disponível comercialmente. Os pesquisadores aplicaram uma fina camada de pasta na esponja, Esprema o excesso e deixa secar. A esponja é rápida e facilmente convertida em uma esponja inteligente (ou "esponja OHM") com uma afinidade seletiva para o óleo.

Vinayak e sua equipe testaram a esponja OHM com muitos tipos diferentes de óleos crus de densidade e viscosidade variadas. A esponja OHM absorveu de forma consistente até 30 vezes seu peso em óleo, deixando a água para trás. Para imitar ondas naturais, pesquisadores colocaram a esponja OHM em um agitador submerso em água. Mesmo após agitação vigorosa, a esponja libera menos de 1% do óleo absorvido de volta para a água.

"Nossa esponja funciona de forma eficaz em diversas e extremas condições aquáticas que têm diferentes níveis de pH e salinidade, "Dravid disse." Acreditamos que podemos resolver um problema de giga-tonelada com uma solução em nanoescala. "

"Estamos entusiasmados em apresentar essas esponjas inteligentes como uma plataforma de remediação ambiental para remover e recuperar seletivamente os poluentes presentes na água, solo e ar, como o excesso de nutrientes, contaminantes de metais pesados, VOC / toxinas e outros, "Nandwana disse." O revestimento de nanoestrutura pode ser adaptado para adsorver seletivamente (e mais tarde dessorver) esses poluentes. "

A equipe também está trabalhando em outro tipo de esponja OHM que pode absorver seletivamente (e mais tarde recuperar) o excesso de nutrientes dissolvidos, como fosfatos, do escoamento de fertilizantes e poluição agrícola. Stephanie Ribet, um Ph.D. candidato no laboratório e coautor de papel de Dravid está investigando este tópico. A equipe planeja desenvolver e comercializar a tecnologia OHM para limpeza ambiental.