Izlivanje nafte je smrtonosna katastrofa za okeanske ekosisteme. Oni mogu imati trajni uticaj na ribe i morske sisare decenijama i izazvati pustoš na obalnim šumama, koralnim grebenima i okolnom zemljištu. Hemijski disperzanti se često koriste za razbijanje ulja, ali često povećavaju toksičnost u procesu.
U Applied Phisics Letters, istraživači sa Univerziteta Central South, Univerziteta nauke i tehnologije Huazhong i Univerziteta Ben-Gurion u Negevu koristili su laserske tretmane da transformišu obične plute u moćno sredstvo za tretiranje izlivanja nafte.
Želeli su da stvore netoksično, efikasno rešenje za čišćenje ulja koristeći materijale sa niskim ugljičnim otiskom, ali njihova odluka da isprobaju plutu rezultat je iznenađujućeg otkrića.
„U drugom laserskom eksperimentu, slučajno smo otkrili da se kvašenje plute obrađene laserom značajno promenilo, dobijajući superhidrofobna (odbija vodu) i superoleofilna (privlači ulje) svojstva“, rekao je autor Iuchun He. „Nakon odgovarajućeg podešavanja parametara obrade, površina plute je postala veoma tamna, što nas je navelo da shvatimo da bi to mogao biti odličan materijal za fototermalnu konverziju.“
„Kombinujući ove rezultate sa ekološkim prednostima plute koja se može reciklirati, smislili smo da je koristimo za čišćenje morskih izlivanja nafte“, rekao je autor Kai Jin. „Prema našim saznanjima, niko drugi nije pokušao da koristi plutu za čišćenje izlivene nafte u moru.
Pluta potiče od kore hrasta pluta, koji može da živi stotinama godina. Ova stabla se mogu sabrati svakih sedam godina, što plutu čini obnovljivim materijalom. Kada se kora ukloni, drveće pojačava svoju biološku aktivnost da bi je zamenilo i povećalo skladištenje ugljenika, tako da žetva plute pomaže u ublažavanju emisija ugljenika.
Autori su testirali varijacije laserskog tretmana sa brzim pulsiranjem kako bi postigli optimalnu ravnotežu karakteristika plute koja se može postići uz niske troškove.
Oni su pažljivo ispitali nanoskopske strukturne promene i izmerili odnos kiseonika i ugljenika u materijalu, promene uglova pod kojima voda i ulje dodiruju površinu i apsorpciju, refleksiju i emisiju svetlosnog talasa materijala u čitavom spektru kako bi odredili njegovu trajnost nakon više ciklusa zagrevanja i hlađenja.
Fototermalna svojstva plute obdarena ovom laserskom obradom omogućavaju da se pluta brzo zagreje na suncu. Duboki žlebovi takođe povećavaju površinu izloženu sunčevoj svetlosti, tako da se pluta može zagrejati samo malo sunčeve svetlosti za 10-15 sekundi. Ova energija se koristi za zagrevanje prosute nafte, snižavajući njen viskozitet i olakšavajući sakupljanje. U eksperimentima, laserski tretirana pluta sakuplja ulje iz vode u roku od dva minuta.
Laserski tretmani ne samo da pomažu u boljem upijanju ulja, već i na sprečavanju prodora vode.
„Kada se pluta podvrgne brzom pulsirajućem laserskom tretmanu, njena površinska mikrostruktura postaje grublja“, rekao je Jin. „Ova hrapavost na mikro do nano nivou povećava hidrofobnost.“
Kao rezultat toga, pluta sakuplja ulje bez upijanja vode, tako da se ulje može izvući iz plute i možda čak i ponovo koristiti.
„Oporaba nafte je složen i sistematičan zadatak, a naš cilj je učešće u obnovi nafte tokom čitavog životnog ciklusa“, rekao je Iuchun He. „Sledeći korak je priprema elektrotermalnih materijala korišćenjem poliuretanske pene kao skeleta za adsorpciju ulja, kombinujući fototermalne i elektrotermalne tehnike kako bi se formirao sistem za oporavak nafte u svim vremenskim uslovima.“
