211service.com
Nano esponja para derrames de aceite
Una delgada membrana hecha de una red de nanocables podría convertirse en una herramienta prometedora para limpiar derrames de petróleo y eliminar contaminantes tóxicos del agua subterránea. Cuando se sumerge en una mezcla de agua y aceite, la membrana de 50 micrómetros de espesor absorbe el aceite y se hincha hasta 20 veces su peso.
Por lo general, los derrames de petróleo se limpian utilizando la misma tecnología básica que se utilizó hace 20 años. Esto incluye el uso de materiales absorbentes para absorber los rastros de aceite. Los sorbentes naturales como el heno y la celulosa pueden absorber entre 3 y 15 veces su peso en aceite, mientras que los sorbentes a base de polímeros sintéticos pueden absorber hasta 70 veces su peso. Pero estos materiales también tienden a absorber agua.
La nueva membrana absorbe aceite y solventes y es superhidrofóbica, lo que significa que repele fuertemente el agua. Si lo pusieras en agua durante un mes y lo sacas, todavía estaría seco, dice Francesco Stellacci , el profesor de ciencia e ingeniería de materiales del MIT que dirigió el trabajo, publicado en línea en Nanotecnología de la naturaleza . Stellaci dice que el material no debería ser demasiado caro de fabricar en grandes cantidades y se puede reutilizar fácilmente muchas veces, aunque los investigadores aún no han medido cuántas veces.
Michael Rubner , profesor de ingeniería y ciencia de materiales del MIT que no participó en el proyecto, dice que la reutilización de la membrana es su característica más distintiva. Otras estructuras hidrófobas se han fabricado típicamente a partir de materiales orgánicos. Los nanocables inorgánicos pueden soportar temperaturas de hasta 600 grados Celsius, donde los materiales orgánicos se degradarían. Si la membrana se ensucia con aceite o tienes que quitar el aceite,… básicamente [puedes] cocinarlo y limpiarlo y, en principio, usarlo una y otra vez, dice Rubner.
La membrana es una estera de nanocables de óxido de manganeso y potasio, cada uno de unos 20 nanómetros de ancho. Stellacci y sus colegas ensamblan las esteras utilizando un método similar al que se usa para producir papel: hacen una suspensión de nanocables y la secan sobre un sustrato. Han fabricado membranas de 27 centímetros de cada lado, pero Stellacci dice que podrían fabricarse en esteras más grandes.
Dos características importantes confieren a la membrana sus excepcionales propiedades hidrófugas y absorbentes de aceite. Primero, la malla de nanocables tiene poros diminutos, de 10 nanómetros de ancho en promedio, capaces de absorber agua y otros líquidos hacia la membrana. Para mantener el agua alejada, los investigadores cubren la membrana con silicona repelente al agua. El resultado: el agua se desliza por la superficie de la membrana mientras que el aceite sube rápidamente por los poros. Stellacci y sus colegas probaron la membrana con mezclas de diferentes solventes orgánicos y aceites, incluidos aceite de motor, gasolina y tolueno.
Los investigadores también encontraron que la membrana puede separar disolventes casi idénticos; cuando se sumerge en una mezcla de benceno y tolueno, la membrana absorbe solo el tolueno. Eso es bastante sorprendente, porque son moléculas bastante similares, dice Joerg Lahann , profesor de ingeniería química en la Universidad de Michigan. Esta propiedad podría abrir otras aplicaciones, como purificar o separar químicos y solventes.
Los investigadores esperan que la nanomembrana pueda reducir los desechos y reducir el costo de limpieza de los derrames de petróleo de los barcos y en la industria del petróleo. Pero Doug Helton, científico de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, dice que podría ser demasiado pronto para decir si la nanomembrana podría ser práctica para limpiar grandes derrames de petróleo. La técnica de calentamiento necesaria para limpiar la membrana podría resultar un proceso bastante oneroso, dice.
Además, la capacidad de absorción de aceite de la membrana podría disminuir en un derrame real. Los derrames de petróleo son bastante complicados, dice Helton. Puede haber muchos escombros. Eso podría reducir la eficiencia del sorbente. Por ahora, Helton cree que la membrana podría ser buena para eliminar los contaminantes del agua en las fábricas o limpiar los derrames de petróleo más pequeños, en garajes y talleres mecánicos.