Un equipo dirigido por la Universidad Northwestern ha desarrollado una esponja inteligente altamente porosa que absorbe selectivamente el aceite en el agua.

Con capacidad para absorber más de 30 veces su peso en aceite, la esponja podría usarse para limpiar derrames de petróleo de manera económica y eficiente sin dañar la vida marina. Después de exprimir el aceite de la esponja, se puede reutilizar muchas decenas de veces sin perder su eficacia.

"Los derrames de petróleo tienen efectos devastadores e inmediatos sobre el medio ambiente, salud humana y economía, "dijo Vinayak Dravid de Northwestern, quien dirigió la investigación. "Aunque muchos derrames son pequeños y es posible que no aparezcan en las noticias de la noche, todavía son profundamente invasivas para el ecosistema y la comunidad circundante. Nuestra esponja puede remediar estos derrames de una manera más económica, de una manera más eficiente y respetuosa con el medio ambiente que cualquiera de las soluciones de vanguardia actuales ".

La investigación fue publicada ayer (27 de mayo) en la revista Ingeniería industrial e investigación química .

Dravid es el profesor Abraham Harris de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. Vikas Nandwana, un investigador asociado senior en el laboratorio de Dravid, es el primer autor del artículo.

La limpieza de derrames de petróleo es un proceso costoso y complicado que a menudo daña la vida marina y daña aún más el medio ambiente. Las soluciones que se utilizan actualmente incluyen quemar el aceite, el uso de dispersantes químicos para descomponer el aceite en gotitas muy pequeñas, desnatar el aceite que flota sobre el agua y / o absorberlo con costosos, sorbentes no reciclables.

"Cada enfoque tiene sus propios inconvenientes y ninguno es una solución sostenible, "Dijo Nandwana." La quema aumenta las emisiones de carbono y los dispersantes son terriblemente dañinos para la vida marina. Los skimmers no funcionan en aguas turbulentas o con capas delgadas de aceite. Y los sorbentes no solo son caros, pero generan una gran cantidad de desechos físicos, similar al problema de los vertederos de pañales ".

La solución de Northwestern evita estos desafíos al absorber selectivamente el petróleo y dejar atrás el agua limpia y la vida marina no afectada. El secreto radica en un recubrimiento de nanocompuestos de nanoestructuras magnéticas y un sustrato a base de carbono que es oleofílico (atrae el aceite), hidrofóbico (resiste el agua) y magnético. La estructura tridimensional nanoporosa del nanocompuesto interactúa y se une selectivamente a las moléculas de aceite, capturando y almacenando el aceite hasta que se exprime. Las nanoestructuras magnéticas dan a la esponja inteligente dos funcionalidades adicionales:movimiento controlado en presencia de un campo magnético externo y desorción de componentes adsorbidos, como el aceite, de forma simulada y remota.

La suspensión de nanocompuestos OHM (oleofóbico hidrofóbico magnético) se puede utilizar para recubrir cualquier esponja disponible comercialmente. Los investigadores aplicaron una fina capa de lechada a la esponja, exprime el exceso y deja que se seque. La esponja se convierte rápida y fácilmente en una esponja inteligente (o "esponja OHM") con una afinidad selectiva por el aceite.

Vinayak y su equipo probaron la esponja OHM con muchos tipos diferentes de crudos de diferente densidad y viscosidad. La esponja OHM absorbió constantemente hasta 30 veces su peso en aceite, dejando el agua atrás. Para imitar las ondas naturales, Los investigadores pusieron la esponja OHM en un agitador sumergido en agua. Incluso después de fuertes sacudidas, la esponja libera menos del 1% del aceite absorbido de vuelta al agua.

"Nuestra esponja funciona eficazmente en condiciones acuáticas diversas y extremas que tienen diferentes niveles de pH y salinidad, ", Dijo Dravid." Creemos que podemos abordar un problema de una tonelada con una solución a nanoescala ".

"Estamos entusiasmados de presentar esponjas tan inteligentes como una plataforma de remediación ambiental para eliminar y recuperar selectivamente los contaminantes presentes en el agua, suelo y aire, como el exceso de nutrientes, contaminantes de metales pesados, COV / toxinas y otros, ", Dijo Nandwana." El recubrimiento de nanoestructura se puede adaptar para adsorber selectivamente (y luego desorber) estos contaminantes ".

El equipo también está trabajando en otro grado de esponja OHM que puede absorber selectivamente (y luego recuperar) el exceso de nutrientes disueltos. como los fosfatos, de la escorrentía de fertilizantes y la contaminación agrícola. Stephanie Ribet, un doctorado candidato en el laboratorio de Dravid y coautor del artículo se ocupa de este tema. El equipo planea desarrollar y comercializar tecnología OHM para limpieza ambiental.