Innowacyjne rozwiązanie w walce z wyciekami paliwa

Opublikowano: 26.05.2020 15:17

Powracamy do Was z kolejnym artykułem z serii Materiał Miesiąca - mowa będzie o innowacyjnym rozwiązaniu w walce z wyciekami paliwa.

Stale rosnące zapotrzebowanie na ropę naftową wraz z coraz intensywniejszą eksploatacją lądowych rezerwuarów tego surowca skłania do poszukiwań alternatywnych jego źródeł. Z powyższego powodu zaczęto rozważać możliwość wykorzystania pokładów „czarnego złota” znajdujących się pod dnami mórz i oceanów. Głównymi przeszkodami stojącymi na drodze pozyskiwania ropy z nowego źródła jest złożoność procesu eksploatacji, a przede wszystkim znaczące ryzyko zanieczyszczenia środowiska podczas wydobywania surowca.

Wycieki ropy naftowej stanowią poważne zagrożenie dla wodnych ekosystemów. Katastrofalne skutki awarii tankowców i platform wiertniczych utrzymują się przez wiele lat, ponieważ stosowane metody usuwania plam oleju są mało efektywne. Konsekwencje eksplozji platformy Deepwater Horizon z 2010 roku są do dzisiaj widoczne w rejonie Zatoki Meksykańskiej. W tym miejscu wkraczają naukowcy, prezentujący w jaki sposób postęp w dziedzinie nauki o materiałach może pomóc w walce z wyciekami paliwa i oleju.

Oleiste substancje nie rozpuszczają się w wodzie i unoszą się na jej powierzchni. Jest to powszechnie znany fakt. Zatem dlaczego pływającą plamę ropy jest tak trudno usunąć? Dzieje się tak, gdyż taka plama składa się z silnie rozproszonych, bardzo małych kropelek, które łatwo rozprzestrzeniają się na dużym obszarze. Jeżeli chcemy odzyskać ropę należy ją najpierw zebrać w jednym miejscu, a następnie odpompować i oddzielić od wody. Uczeni z Argonne National Laboratory w Illinois znaleźli jednak inny sposób odzysku surowca. Opracowali innowacyjne rozwiązanie o nazwie Oleo Sponge. Jest to rodzaj gąbki, która doskonale chłonie wszelkiego rodzaju oleje, natomiast nie nasiąka wodą. Dzięki temu cały proces można ułatwić i przyspieszyć. Produkcja rozpoczyna się od zwykłej pianki poliuretanowej. Jej porowata struktura jest poddawana odpowiedniej chemicznej modyfikacji, dzięki której w powierzchnie porów zostają wbudowane nieorganiczne cząsteczki (takie jak tlenki metali), stanowiące podkład dla późniejszego pokrywania grupami oleofilowymi.

Koncepcję zmodyfikowali naukowcy z Chinese Academy of Forestry. Co ciekawe, surowcem do produkcji ich gąbki jest… drewno, z którego po przeprowadzeniu obróbki chemicznej mającej na celu usunięcie ligniny i hemicelulozy ze ścian komórkowych, pozostaje jedynie silnie porowaty celulozowy szkielet. Tak przygotowany produkt jest de facto aerożelem. Wnętrze szkieletu jest następnie pokrywane powłoką hydrofobową z polisiloksanów – polimerów o łańcuchach głównych zbudowanych z ułożonych naprzemiennie atomów tlenu i krzemu. Gąbka wykonana z drewna ma pewną przewagę na poliuretanową – ulega biodegradacji.

Obydwa materiały można wykorzystywać wielokrotnie co jest ich niewątpliwą zaletą, ponieważ znane materiały chłonące substancje oleiste są przeznaczone do jednorazowego użytku. Wchłoniętą przez nie ropę można bez problemu, niemal w całości odzyskać. Ta cecha daje nowej technologii kolejną przewagę nad istniejącymi metodami. Odpompowywanie ropy umożliwia jedynie częściowy odzysk, natomiast inne techniki powodują przeważnie stratę surowca. Spalanie in-situ czy rozpylanie dyspergatorów powoduje również powstawanie szkodliwych produktów ubocznych.

Pomimo podejmowania coraz skuteczniejszych środków bezpieczeństwa wycieki ropy z tankowców i platform wiertniczych na pewno będą się zdarzać. Gąbki poliuretanowe oraz na bazie drewna mogą w przyszłości stać się orężem do walki z wielkimi morskimi wyciekami ropy naftowej, jak również mogą pomóc w działaniach na mniejszą skalę, w usuwaniu poprzemysłowych zanieczyszczeń wód powierzchniowych – rzek i jezior.

Bibliografia

 

Photo credits: Chris Twomey/Office of Senator Rachel Siewert ; marzec2:  US Coast Guard