Il team guidato dalla Northwestern University ha sviluppato una “spugna intelligente” altamente porosa che assorbe selettivamente il petrolio nell’acqua. La spugna con una capacità di assorbire più di 30 volte il suo peso in olio, potrebbe essere utilizzata per pulire in modo economico ed efficiente le fuoriuscite di petrolio senza danneggiare la vita marina. La spugna dopo aver spremuto il petrolio, può essere riutilizzata molte dozzine di volte senza perdere la sua efficacia.
Vinayak Dravid della Northwestern University, responsabile della ricerca pubblicata sulla rivista Industrial Engineering and Chemical Research, ha detto:
«Le fuoriuscite di petrolio hanno effetti devastanti e immediati sull’ambiente, sulla salute umana e sull’economia. Molti sversamenti, anche se sono piccoli, risultano essere profondamente invasivi per l’ecosistema e la comunità circostante. La nostra spugna può riparare queste fuoriuscite in un modo più economico, efficiente ed ecologico rispetto a qualsiasi delle attuali soluzioni all’avanguardia».
La pulizia delle fuoriuscite di petrolio è un processo costoso e complicato, spesso danneggia la vita marina e l’ambiente. Le soluzioni attualmente utilizzate includono la combustione del petrolio, l’uso di disperdenti chimici per scomporre l’olio in goccioline molto piccole e il recupero dell’olio di scrematura che galleggia sull’acqua con assorbenti costosi e non riciclabili.
Vikas Nandwana, ricercatore associato nel laboratorio di Vinayak Dravid, ha detto:
«Ogni metodo ha i suoi svantaggi, nessuno è una soluzione sostenibile. La combustione aumenta le emissioni di carbonio, i disperdenti sono terribilmente dannosi per la fauna marina. Gli skimmer per il recupero dalla superficie dell’acqua di olii di diverse viscosità non funzionano in acque agitate o con sottili strati di olio. E i sorbenti oltre a essere costosi, generano un’enorme quantità di rifiuti fisici, simile al problema della discarica di pannolini».
Il segreto della spugna OHM
La soluzione della Northwestern University risolve queste sfide assorbendo selettivamente il petrolio, lasciando l’acqua pulita e la vita marina inalterata. Il segreto sta nel rivestimento nanocomposito di nanostrutture magnetiche e in un substrato a base di carbonio oleofilo (attira olio), idrofobo (resiste all’acqua) e magnetico. La struttura nanoporosa 3D del nanocomposito interagisce selettivamente e si lega alle molecole di petrolio, catturando e immagazzinando il petrolio fino a quando non è spremuto. Le nanostrutture magnetiche conferiscono alla spugna intelligente due funzionalità aggiuntive: movimento controllato in presenza di un campo magnetico esterno e desorbimento di componenti adsorbiti, come l’olio, in modo simulato e remoto.
La sospensione di nanocomposito OHM (oleofilo magnetico idrofobo) può essere utilizzata per rivestire qualsiasi spugna economica disponibile in commercio. I ricercatori hanno applicato un sottile strato di impasto sulla spugna, ne hanno spremuto l’eccesso e lo hanno lasciato asciugare. La spugna è rapidamente e facilmente convertita in una spugna intelligente (o “spugna OHM“) con un’affinità selettiva per l’olio.
Vinayak Dravid e il suo team hanno testato la spugna OHM con molti tipi di oli grezzi di differente densità e viscosità. La spugna OHM ha assorbito costantemente fino a 30 volte il suo peso in olio, tralasciando l’acqua. I ricercatori per imitare le onde naturali, hanno messo la spugna OHM su uno shaker immerso in acqua, anche dopo aver agitato energicamente, la spugna rilascia nell’acqua meno dell’1% del suo olio assorbito.
Vinayak Dravid ha detto:
«La nostra spugna funziona efficacemente in diverse ed estreme condizioni acquatiche con differenti livelli di pH e salinità. Riteniamo di poter affrontare un gigantesco problema con una soluzione su scala nanometrica».
Vikas Nandwana ha aggiunto:
«Siamo entusiasti di introdurre spugne intelligenti come una piattaforma di bonifica ambientale per la rimozione e il recupero selettivo di inquinanti presenti nell’acqua, nel suolo e nell’aria, come nutrienti in eccesso, contaminanti da metalli pesanti e tossine. Il rivestimento della nanostruttura può essere personalizzato per adsorbire selettivamente e successivamente desorbire questi inquinanti».
Il team della Northwestern University guidato da Stephanie Ribet del dipartimento Scienze dei materiali e Ingegneria (il suo focus di ricerca è sulla sintesi di nuovi nanocompositi e sullo studio delle loro applicazioni nella bonifica ambientale), sta inoltre lavorando su un altro tipo di spugna OHM in grado di assorbire selettivamente (e successivamente recuperare) i nutrienti disciolti in eccesso, come i fosfati, dal deflusso dei fertilizzanti e dall’inquinamento agricolo. Il team prevede di sviluppare e commercializzare la tecnologia OHM per il risanamento ambientale.