02.06.2020 - Northwestern University

Una esponja inteligente podría limpiar los derrames de petróleo

La esponja altamente porosa absorbe selectivamente el petróleo, preservando el agua y la vida silvestre.

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

Con una capacidad de absorber más de 30 veces su peso en petróleo, la esponja podría utilizarse para limpiar derrames de petróleo de forma económica y eficiente sin dañar la vida marina. Después de extraer el petróleo de la esponja, puede ser reutilizada muchas docenas de veces sin perder su eficacia.

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

La investigación fue publicada en la revista Industrial Engineering and Chemical Research. Dravid es el Profesor Abraham Harris de Ciencia de Materiales e Ingeniería 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 del derrame de petróleo es un proceso caro y complicado que a menudo daña la vida marina y perjudica aún más el medio ambiente. Las soluciones que se utilizan actualmente incluyen la quema del petróleo, el uso de dispersantes químicos para descomponer el petróleo en gotitas muy pequeñas, el desnatado del petróleo que flota sobre el agua y/o su absorción con absorbentes caros e inutilizables.

"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 desnatadores no funcionan en aguas agitadas o con capas finas de petróleo. Y los absorbentes no sólo son caros, sino que generan una enorme cantidad de residuos físicos, similar al problema de los vertederos de pañales".

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

La mezcla de nanocompuestos OHM (oleofóbicos, hidrofóbicos y magnéticos) puede utilizarse para recubrir cualquier esponja barata disponible en el mercado. Los investigadores aplicaron una fina capa de la lechada a la esponja, exprimieron el exceso y la dejaron secar. La esponja se convierte rápida y fácilmente en una esponja inteligente (o "esponja OHM") con una afinidad selectiva por el petróleo.

Vinayak y su equipo probaron la esponja de OHM con muchos tipos diferentes de aceites crudos de densidad y viscosidad variables. La esponja OHM absorbió consistentemente hasta 30 veces su peso en aceite, dejando atrás el agua. Para imitar las ondas naturales, los investigadores pusieron la esponja OHM en un agitador sumergido en el agua. Incluso después de una fuerte sacudida, la esponja libera menos del 1% de su aceite absorbido de nuevo en el 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 giga toneladas con una solución a nanoescala".

"Estamos muy entusiasmados con la introducción de estas esponjas inteligentes como plataforma de remediación ambiental para eliminar y recuperar selectivamente los contaminantes presentes en el agua, el suelo y el aire, como el exceso de nutrientes, los contaminantes de metales pesados, los COV/toxinas y otros", dijo Nandwana. "El revestimiento de la nanoestructura puede ser adaptado para adsorber selectivamente (y posteriormente desorbitar) estos contaminantes".

El equipo también está trabajando en otro grado de esponja OHM que puede absorber selectivamente (y posteriormente recuperar) el exceso de nutrientes disueltos, como los fosfatos, de la escorrentía de los fertilizantes y la contaminación agrícola. Stephanie Ribet, candidata al doctorado en el laboratorio de Dravid y coautora del artículo, está trabajando en este tema. El equipo planea desarrollar y comercializar la tecnología de OHM para la limpieza del medio ambiente.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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