Международная команда исследователей создала новое устройство для сбора нефти в воде — деревянную пробку, обработанную лазером. Благодаря своим фототермическим свойствам она нагревается на солнце за 10–15 секунд и тем самым нагревает разлитую нефть вокруг, снижая ее вязкость, а затем впитывает нефть. Пробка собирает нефть из воды за 2 минуты. Шероховатость пробки не пропускает воду, и устройство можно использовать повторно. Нетоксичное для природы решение избавит водные экосистемы от разливов нефти и снизит выбросы углекислого газа. Исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters.
Разливы нефти — смертоносные бедствия для океанских экосистем. Нефть может вредить рыбам и морских млекопитающим, коралловым рифам и прибрежной суше в течение десятилетий. Сегодня для расщепления масла в воде используются химические диспергаторы — вещества и устройства, призванные разделить одну фазу в другой. Однако диспергаторы очень токсичны и вредят морским экосистемам.
Международная команда ученых решила создать нетоксичное и эффективное решение для очистки воды от нефти. Для этого они использовали материал, не провоцирующий большой объем выбросов углекислого газа, — кору пробковых дубов, живущих сотни лет. Материал с этих деревьев можно собирать примерно каждые семь лет, что делает устройство возобновляемым. Когда из дуба удаляется часть коры, дерево заменяет ее и увеличивает запасы углерода, так что заготовка материала заодно и поможет снизить выбросы углекислого газа.
Исследователи изготовили из дерева пробку и обработали ее лазером. После этого поверхность пробки потемнела — это указывает на то, что она может использоваться для поглощения света. Также ученые выяснили, что после лазерной обработки изменилась смачиваемость пробки: материал приобрел водо- и нефтеотталкивающие свойства. Авторы протестировали разные варианты обработки пробки быстроимпульсным лазером, измерили соотношение кислорода и углерода в материале, изменения углов соприкосновения воды и нефти с поверхностью, а также поглощение, отражение и излучение световых волн материалом. Все это нужно было для того, чтобы определить долговечность пробки в течение нескольких циклов нагревания и охлаждения.
Фототермические свойства, появившиеся у материала благодаря лазерной обработке, позволяют ей быстро нагреваться на солнце — буквально за 10–15 секунд. Эта энергия может использоваться для нагрева разлитой нефти, что будет снижать ее вязкость и облегчать сбор разлитой жидкости. В результате нескольких экспериментов пробка, обработанная лазером, собирала нефть из воды в течение 2 минут.
Лазерная обработка помогает лучше впитывать нефть и не пропускать воду — после лазера на поверхности пробки появляется шероховатость, которая повышает гидрофобность материала. Таким образом, пробка собирает нефть, не впитывая воду, поэтому после извлечения жидкости из материала его можно использовать повторно.
«Добыча нефти — это сложная и систематическая задача, и нашей целью является сопровождение добычи нефти на протяжении всего ее жизненного цикла. Следующий шаг — создание электротермических материалов с использованием пенополиуретана в качестве основы для адсорбции нефти, сочетающих фототермические и электротермические методы для создания всепогодной системы извлечения нефти из воды», — рассказал Юй Чунь Хэ, соавтор исследования из Центрального южного университета в Китае.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
