גילוי מקרי הופך את הפקק לספוג שמן ידידותי לסביבה

לפקק מטופל יש ספיגה גבוהה יותר, רותם את אור השמש כדי ללכוד שמן תוך דקות.

דליפת נפט היא אסונות קטלניים עבור מערכות אקולוגיות באוקיינוס. הם יכולים להיות בעלי השפעות מתמשכות על דגים ויונקים ימיים במשך עשרות שנים ולהמיט הרס על יערות החוף, שוניות האלמוגים והאדמה שמסביב. לעתים קרובות משתמשים בחומרים כימיים לפירוק שמן, אך לעתים קרובות הם מגבירים את הרעילות בתהליך.

ב מכתבי פיזיקה שימושיתמאת הוצאת AIP, חוקרים מאוניברסיטת מרכז דרום, אוניברסיטת Huazhong למדע וטכנולוגיה ואוניברסיטת בן-גוריון בנגב השתמשו בטיפולי לייזר כדי להפוך את הפקק הרגיל לכלי רב עוצמה לטיפול בדליפת נפט.

הם רצו ליצור פתרון לא רעיל ויעיל לניקוי נפט תוך שימוש בחומרים בעלי טביעת רגל פחמנית נמוכה, אבל ההחלטה שלהם לנסות פקק נבעה מתגלית מפתיעה.

גילויים מקריים המובילים לפתרונות ידידותיים לסביבה

"בניסוי לייזר אחר, מצאנו בטעות שהרטיבות של הפקק המעובד באמצעות לייזר השתנתה באופן משמעותי, וקיבלה תכונות סופרהידרופוביות (דוחות מים) וסופר-אולאופיליות (מושכות שמן)", אמר המחבר Yuchun He. "לאחר התאמה מתאימה של פרמטרי העיבוד, פני הפקק הפכו כהים מאוד, מה שגרם לנו להבין שזה עשוי להיות חומר מצוין להמרה פוטותרמית."

"בשילוב התוצאות הללו עם היתרונות הידידותיים לסביבה והניתנים למחזור של הפקק, חשבנו להשתמש בו לניקוי דליפת נפט ימית", אמר המחבר קאי ין. "למיטב ידיעתנו, אף אחד אחר לא ניסה להשתמש בפקק לניקוי דליפת נפט ימית."

השעם מגיע מקליפת עצי אלון השעם, שיכולים לחיות מאות שנים. ניתן לקטוף עצים אלה בערך כל שבע שנים, מה שהופך את הפקק לחומר מתחדש. כאשר הקליפה מוסרת, העצים מגבירים את הפעילות הביולוגית שלהם כדי להחליף אותה ולהגדיל את אחסון הפחמן שלהם, ולכן קצירת הפקק מסייעת להפחית את פליטת הפחמן.

שיפורים וניסויים טכניים

המחברים בדקו וריאציות של טיפול לייזר פועם מהיר כדי להשיג את האיזון האופטימלי של מאפיינים בפקק שניתן להשיג בעלות נמוכה. הם בחנו מקרוב שינויים מבניים ננוסקופיים ומדדו את היחס בין חמצן לפחמן בחומר, שינויים בזוויות איתן מים ושמן מגע עם פני השטח, ואת קליטת גלי האור, השתקפותו ופליטתו של החומר על פני הספקטרום כדי לקבוע את עמידותו לאחר מחזורים מרובים של התחממות וקירור.

התכונות הפוטותרמיות שניחנו בפקק באמצעות עיבוד לייזר זה מאפשרות לפקק להתחמם במהירות בשמש. החריצים העמוקים גם מגדילים את שטח הפנים החשוף לאור השמש, כך שניתן לחמם את הפקק רק על ידי מעט אור שמש תוך 10-15 שניות. אנרגיה זו משמשת לחימום שמן שנשפך, מורידה את צמיגותו ומקלה על איסוף. בניסויים, הפקק שטופל בלייזר אסף שמן מהמים תוך 2 דקות.

טיפולי הלייזר לא רק עוזרים לספיגת שמן טוב יותר, אלא גם פועלים למניעת מים.

יישומים מעשיים וצפי עתידי

"כאשר הפקק עובר טיפול לייזר פועם מהיר, המיקרו-מבנה של פני השטח שלו הופך מחוספס יותר", אמר ין. "חספוס זה ברמת מיקרו עד ננו משפר את ההידרופוביות."

כתוצאה מכך, הפקק אוסף את השמן מבלי לספוג מים, ולכן ניתן להפיק את השמן מהפקק ואולי אף לעשות בו שימוש חוזר.

"השבת נפט היא משימה מורכבת ושיטתית, והשתתפות בהשבת נפט לאורך כל מחזור החיים שלה היא המטרה שלנו", אמר יוצ'ון. "השלב הבא הוא הכנת חומרים אלקטרו-תרמיים תוך שימוש בקצף פוליאוריטן כשלד לספיחת שמן, תוך שילוב של טכניקות פוטותרמיות ואלקטרו-תרמיות ליצירת מערכת שחזור שמן לכל מזג אוויר".