Un equipo de científicos dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) ha creado un dispositivo reutilizable Esponja biodegradable que puede absorber fácilmente aceite y otros disolventes orgánicos de fuentes de agua contaminadas. por lo que es una alternativa prometedora para hacer frente a los derrames de hidrocarburos marinos.

Hecho de polen de girasol, la esponja es hidrófoba (repele el agua) gracias a una capa de ácido graso natural en la esponja. En experimentos de laboratorio, los científicos demostraron la capacidad de la esponja para absorber contaminantes de aceite de varias densidades, como gasolina y aceite de motor, a una velocidad comparable a la de los absorbentes de aceite comerciales.

Los derrames de petróleo son difíciles de limpiar, y resultar en un daño severo y duradero al ecosistema marino. Métodos de limpieza convencionales, incluido el uso de dispersantes químicos para descomponer el aceite en gotitas muy pequeñas, o absorbiéndolo con caro, materiales no reciclables, puede empeorar el daño.

Hasta aquí, los investigadores han diseñado esponjas que miden 5 cm de diámetro. El equipo de investigación compuesto por científicos de la NTU Singapur y la Universidad Sungkyunkwan en Corea del Sur, cree que estas esponjas, cuando se amplía, podría ser una alternativa ecológica para hacer frente a los derrames de hidrocarburos marinos.

El profesor Cho Nam-Joon de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la NTU, quien dirigió el estudio, dijo:"Al ajustar las propiedades materiales del polen, Nuestro equipo desarrolló con éxito una esponja que puede apuntar selectivamente al aceite en fuentes de agua contaminadas y absorberlo. El uso de un material que se encuentra abundantemente en la naturaleza también hace que la esponja sea asequible, biodegradable, y ecológico ".

Este estudio se basa en el trabajo de NTU para encontrar nuevos usos para el polen, conocido como el diamante del reino vegetal por su exterior duro, transformando su resistente caparazón en partículas de microgel. Este suave El material similar al gel se utiliza luego como un bloque de construcción para una nueva categoría de materiales ambientalmente sostenibles.

El año pasado, Profesor Cho, junto con la profesora Subra Suresh, presidenta de la NTU, dirigió un equipo de investigación para crear un material similar al papel a partir del polen como una alternativa más ecológica al papel creado a partir de árboles. Este 'papel de polen' también se dobla y riza en respuesta a los niveles cambiantes de humedad ambiental, un rasgo que podría ser útil para robots blandos, sensores, y músculos artificiales.

Profesor Cho, quien también tiene la Cátedra de la Sociedad de Investigación de Materiales de Singapur en Ciencia e Ingeniería de Materiales, agregó:"El polen que no se utiliza para la polinización de plantas a menudo se considera un desecho biológico. A través de nuestro trabajo, tratamos de encontrar nuevos usos para este 'residuo' y convertirlo en un recurso natural renovable, accesible, y biodegradable. El polen también es biocompatible. No causa un inmunológico, reacción alérgica o tóxica cuando se expone a los tejidos corporales, haciéndolo potencialmente adecuado para aplicaciones como apósitos para heridas, prótesis, y electrónica implantable ".

Los hallazgos fueron publicados en la revista científica. Materiales funcionales avanzados en marzo.

Construyendo una esponja a partir de polen

Para formar la esponja, El equipo de NTU transformó por primera vez los granos de polen ultrarresistentes de girasoles en un material similar a un gel a través de un proceso químico similar a la fabricación de jabón convencional.

Este proceso incluye eliminar el cemento de polen pegajoso a base de aceite que recubre la superficie del grano, antes de incubar el polen en condiciones alcalinas durante tres días. A continuación, se liofilizó el material en forma de gel resultante.

Estos procesos dieron como resultado la formación de esponjas de polen con arquitecturas porosas en 3D. Las esponjas se calentaron brevemente a 200 ° C, un paso que hace que su forma y estructura sean estables después de absorber y liberar líquidos repetidamente. El calentamiento también condujo a una mejora doble en la resistencia de la esponja a la deformación, los científicos encontraron.

Para asegurarse de que la esponja apunte selectivamente al aceite y no absorba agua, los científicos lo cubrieron con una capa de ácido esteárico, un tipo de ácido graso que se encuentra comúnmente en grasas animales y vegetales. Esto hace que la esponja sea hidrófoba mientras mantiene su integridad estructural.

Los científicos realizaron pruebas de absorción de aceite en la esponja de polen con aceites y disolventes orgánicos de diferentes densidades. como la gasolina, bomba de aceite, y n-hexano (una sustancia química que se encuentra en el petróleo crudo).

Descubrieron que la esponja tenía una capacidad de absorción en el rango de 9,7 a más de 29,3 g / g. Esto es comparable a los absorbentes de polipropileno comerciales, que son derivados del petróleo y tienen un rango de capacidad de absorción de 8.1 a 24.6 g / g.

También probaron la esponja por su durabilidad y reutilización empapándola repetidamente en aceite de silicona, luego exprimiendo el aceite. Descubrieron que este proceso podría durar al menos 10 ciclos.

En un experimento final de prueba de concepto, El equipo probó la capacidad de una esponja de 1,5 cm de diámetro y 5 mm de altura para absorber aceite de motor de una muestra de agua contaminada. La esponja absorbió fácilmente el aceite de motor en menos de 2 minutos.

"Colectivamente, Estos resultados demuestran que la esponja de polen puede absorber y liberar selectivamente contaminantes de aceite y tiene niveles de rendimiento similares a los absorbentes de aceite comerciales al tiempo que demuestra propiedades convincentes como el bajo costo, biocompatibilidad, y producción sostenible, "dijo el profesor Cho, el autor correspondiente de este estudio.

Avanzando, los investigadores planean aumentar el tamaño de las esponjas de polen para satisfacer las necesidades de la industria. También buscan colaborar con organizaciones no gubernamentales y socios internacionales para realizar pruebas piloto con esponjas de polen en entornos de la vida real.

"Esperamos que nuestros innovadores materiales de polen puedan algún día reemplazar los plásticos ampliamente utilizados y ayudar a frenar el problema global de la contaminación plástica". "dijo el profesor Cho.