В будущем можно будет удалять разливы нефти с поверхности океана с помощью магнитов. Междисциплинарная группа исследователей из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) под руководством профессора доктора Маркуса Халика разработала функционализированные частицы оксида железа, которые могут притягивать любые типы углеводородов. Магнитные частицы и их оболочки могут быть удалены из воды относительно просто и безвредным для окружающей среды способом и даже могут быть повторно использованы после очистки.
Исследователи опубликовали свое исследование в журнале Advanced Functional Materials. В исследовании они описывают, как функционализированные частицы оксида железа могут быть модифицированы самособирающимся монослоем, чтобы они поглощали только углеводороды. В эту группу химических веществ входят легкие соединения, такие как алканы и ароматические соединения, а также сырая нефть, бензин и дизельное топливо. Такие молекулы углеводородов окружают очень мелкие частицы, как будто они всасываются, и достигают объема, который может увеличиваться в 14 раз по сравнению с размером ядра частицы. Видео на веб-сайте исследователей показывает, как порошок оксида железа наносится на жидкое масло и мгновенно превращается в вещество, которое можно удалить с помощью магнита. Оксид железа по своей природе является магнитным веществом.
В дополнение к многократному повторному использованию исходного материала большое отношение поверхности к объему, обеспечиваемое наночастицами, и благоприятное соотношение количества адсорбируемых углеводородов способствуют очень высокой эффективности процесса. Кроме того, он позволяет полностью очистить воду от нефти и нефтепродуктов. Обычные методы, с другой стороны, создают дисперсии или смеси веществ, которые позволяют бактериям легче переваривать углеводороды, но остаются в морской воде до завершения этого процесса.
В дополнение к производству и характеристике частиц, исследования включали эксперименты с использованием различных углеводородов и различных источников воды при различных температурах, дополненные молекулярным моделированием, что позволило улучшить материалы. Три рабочие группы инженерного факультета и факультета естественных наук Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) внесли свой вклад в исследование, в котором участвовали ученые под руководством профессора доктора Маркуса Халика (кафедра материаловедения и инженерии, органических материалов и Устройства), проф. д-р Андреас Хирш (кафедра химии и фармации, органическая химия II) и проф. д-р Дирк Зан (профессор теоретической химии, Центр компьютерной химии). Работа была поддержана Cluster of Excellence EAM (Engineering of Advanced Materials) в рамках инициативы Excellence Initiative федерального правительства и правительства Германии, а также Высшей школой молекулярных наук (GSMS) в FAU.
В будущем система может помочь значительно снизить воздействие загрязнения нефтью на окружающую среду. Исследователи FAU в настоящее время работают с партнерами в промышленности над расширением производства материалов и переносом концепции на реальные приложения в операциях по очистке.