10.03.2020 - Tomsk Polytechnic University

Esponja magnética superhidrófoba para ayudar a purificar el agua de los productos petroleros

Los científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk, junto con la Universidad de Lille (Francia), han desarrollado un nuevo material capaz de purificar eficazmente el agua de los productos petrolíferos. Se basa en una esponja de poliuretano doméstica ordinaria. El equipo de investigación la hizo superhidrófoba - repele el agua, mientras que clasifica eficazmente las moléculas de los productos petroleros.

"Los nuevos métodos de producción de petróleo, especialmente los relacionados con la producción en el fondo del mar y del océano, aumentan el riesgo de derrames. Todos conocemos el impacto ambiental del accidente ocurrido en una plataforma de perforación en el Golfo de México en 2010. Por lo tanto, uno de los problemas científicos más urgentes es la obtención de sorbentes selectivos capaces de extraer productos petrolíferos de una mezcla agua-aceite, evitando las interacciones con el agua.

Este último punto es de crucial importancia, ya que las interacciones con el agua dan lugar básicamente a que algunos productos resultantes terminen en el agua y afecten al ecosistema. Además, la saturación de agua reduce la eficacia del absorbente. Por lo tanto, tuvimos que encontrar material asequible y hacerlo hidrofóbico y eficiente para el objetivo mencionado. Nos decidimos por una esponja de lavado regular", dice Pavel Postnikov, profesor asociado de la Escuela de Investigación de Química y Ciencias Biomédicas Aplicadas de la TPU.

Las sales de diazonio, compuestos orgánicos especiales, se utilizaron para hacer una esponja hidrofóbica. La esponja se colocó en una solución acuosa con sales de diazonio y se calentó a 60 °C. Los radicales activos resultantes atacaron la esponja y formaron en la superficie nuevos grupos orgánicos con propiedades hidrofóbicas, siendo al mismo tiempo sensibles a los productos petrolíferos. Actúan como absorbentes que absorben selectivamente las moléculas de aceite.

"La segunda cuestión es encontrar una manera eficiente de eliminar este material del agua. Elegimos una colección de absorbentes magnéticos. Añadimos nanopartículas de hierro en la estructura de la esponja, obtenidas por nuestro método original y caracterizadas por una mayor susceptibilidad a las moléculas no polares. También añadimos grupos orgánicos hidrofóbicos. Como resultado, obtuvimos material que casi no interactúa con el agua a pesar de ser una esponja", explica el científico.

Los productos petrolíferos en el agua se presentan en forma de emulsión. Esto implica que sus gotas microscópicas se distribuyen en otro líquido, en nuestro caso, en el agua. Según los investigadores, en la práctica, estas emulsiones suelen estar muy estabilizadas. Esto significa que son difíciles de separar en componentes individuales.

"Probamos nuestro material tanto con emulsiones altamente estabilizadas como con emulsiones poco estabilizadas. Los experimentos demostraron que el material es excelente. También probamos su eficacia en aceites industriales que pueden contaminar masas de agua naturales. El material también demostró su alta eficiencia", dice Pavel Postnikov.

Además, los estudios demostraron que el nuevo material puede ser reutilizado varias veces. "En los experimentos, lo usamos al menos cinco veces y no hubo ninguna disminución en su eficiencia", dice el científico.

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