Мелкие опилки, отходы лесопилки, которые иногда выбрасывают на пол в гараже, чтобы впитать масло, пролитое механиками-любителями, благодаря науке могут вновь обрести уважение.
Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики химически модифицировали опилки, чтобы сделать их исключительно привлекательными для нефти и плавучими, что идеально подходит для очистки разливов нефти в ледяных, бурных водах Арктики. Этот нетоксичный материал поглощает в пять раз больше своего веса нефти и остается на плаву не менее четырех месяцев.
«Большинство современных материалов для очистки от нефти предназначены для использования в теплой воде», - сказал микробиолог PNNL Джордж Бонхейо, который возглавляет разработку модифицированных опилок из Лаборатории морских наук PNNL.
«Но по мере того, как лед в Арктике отступает, разработчики ископаемого топлива смотрят на север, и нам нужны новые методы ликвидации разливов нефти, которые хорошо работают в экстремальных условиях», - добавил Бонхейо, который также занимает совместную должность в области биоинженерии с Университет штата Вашингтон.
«Вероятность разлива нефти в Арктике реальна», - сказал коллега-микробиолог PNNL Роберт Джетерс, который также участвует в проекте. «Мы надеемся, что такие материалы, как наши модифицированные опилки, помогут в случае аварии».
Огонь и лед
Локализация разливов нефти в холодных водах особенно сложна, так как подпрыгивающие куски льда выталкивают нефть под поверхность воды, что затрудняет ее сбор. То же самое и с бурными водами, чьи высокие сталкивающиеся волны рассеивают нефть.
Модифицированные опилки выполняют двойную функцию. Помимо впитывания нефти, он также усиливает еще один подход к борьбе с разливами нефти - контролируемые ожоги. Если из-за изменения погоды или приливов разлитая нефть быстро перемещается к чувствительной зоне, нефть может сгореть до того, как она причинит дополнительный вред. Эта практика, называемая сжиганием на месте, может значительно уменьшить количество нефти в воде и свести к минимуму ее неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
Бонхейо и его команда стремились разработать экологически чистый и недорогой материал, который плавает, несмотря на бурную или ледяную воду, и может поддерживать сжигание на месте. Не желая создавать больше загрязнения, если аварийно-спасательные службы не смогут получить материал для очистки от нефти, команда Бонхейо рассмотрела другие натуральные ингредиенты, такие как рисовая шелуха и кремнезем. Но в конечном итоге они нашли своего победителя в мелкой пыли, называемой древесной мукой. Побочный продукт деревообработки, древесная мука часто используется для изготовления древесных композитов.
Чтобы превратить пыль в масляную швабру, исследователи химически прикрепляют компоненты растительного масла к поверхности материала. Эти насадки делают модифицированный материал маслозахватывающим и водоотталкивающим. Конечный продукт представляет собой легкий, пушистый, обесцвеченный порошок. Команда также пробует добавлять крошечные, питающиеся маслом микробы - грибки и бактерии - на поверхность порошка, чтобы любой оставшийся материал мог естественным образом разрушать масло с течением времени.
Просто посыпать
Применять модифицированные опилки просто: посыпьте тонким слоем масло на поверхность воды. Материал немедленно начинает впитывать масло, образуя концентрированное и твердое пятно, которое остается на плаву благодаря плавучей природе материала. Пропитанный маслом материал можно либо сжечь, либо извлечь.
Команда использует уникальную арктическую лабораторию моделирования PNNL в Секиме, штат Вашингтон, для оценки материала в ледяных водах. Объект представляет собой специальный транспортный контейнер, который охлаждается до 5 градусов по Фаренгейту, что побуждает исследователей надевать снегоходные костюмы и лыжные маски во время работы. Ледяная шуга образуется на поверхности воды, которая циркулирует внутри 290-галлонного водоема, расположенного внутри очень холодного лабораторного помещения. На слякотную поверхность проливается масло, а затем посыпается модифицированными опилками. Испытания показали, что водоотталкивающие свойства материала предотвращают образование на нем льда, позволяя ему впитывать масло и оставаться на поверхности.
Исследователи также проверяют, насколько хорошо материал ведет себя при контролируемом ожоге. Этой осенью они провели первые ожоги на Объединенном морском испытательном полигоне Береговой охраны США и военно-морской исследовательской лаборатории недалеко от Мобила, штат Алабама. Испытания на сжигание продолжаются сегодня в Морской научной лаборатории PNNL. Первые результаты показывают, что небольшое количество материала позволяет сжигать как тонкие, так и толстые слои разлитой нефти.
В ближайшие месяцы PNNL продолжит оценку модифицированных опилок. Материал потребует дополнительных испытаний и одобрения несколькими агентствами, прежде чем его можно будет использовать при реальных разливах нефти.
Смотрите видео по ссылке: