Korek po obróbce laserowej może pomóc w oczyszczaniu mórz z ropy naftowej

Nietoksyczną i skuteczną metodę oczyszczania wód morskich po wyciekach ropy naftowej opracował międzynarodowy zespół naukowców. Badacze wykorzystali naturalny korek, który poddano obróbce laserowej.

Nowa metoda walki z ropą w morzach i oceanach

.Naukowcy z Central South University i Huazhong University of Science and Technology (Chiny) oraz Ben-Gurion University of the Negev (Izrael) stworzyli narzędzie do oczyszczania mórz z ropy naftowej. Wykorzystali w tym celu korek – naturalny surowiec pozyskiwany z kory dębu korkowego. Wyniki ich prac opublikowano w czasopiśmie „Applied Physics Letters” wydawanym przez Amerykański Instytut Fizyki (https://pubs.aip.org/aip/apl/article/124/17/171601/3284350/Femtosecond-laser-structured-black).

Eksperci od dekad próbują znaleźć skuteczne sposoby likwidacji z powierzchni mórz i oceanów plam ropy po wyciekach spowodowanych różnymi wypadkami. Dotychczas stosowane metody (np. wykorzystywanie systemu chłonnych szczotek, stosowanie preparatów zawierających „ropożerne” bakterie, wypalanie plam ciekłej kopaliny albo rozpryskiwanie na ich powierzchni środków chemicznych) są często ogromnie kosztowne, mało efektywne albo szkodliwe dla środowiska.

Dlatego badacze z Chin i Izraela pracowali nad nietoksycznym i skutecznym rozwiązaniem z wykorzystaniem materiałów o niskim śladzie węglowym. Korek wybrali przez przypadek.

„W pewnym eksperymencie laserowym odkryliśmy, że zwilżalność korka pod wpływem światła laserowego znacznie się zmieniła. Materiał zyskał właściwości superhydrofobowe (odpychające wodę) i superoleofilowe (przyciągające olej)” – powiedział główny autor opracowania, Yuchun He z Wydziału Fizyki i Elektroniki Central South University.

Jego współpracownik i współautor opracowania Kai Yin dodał: „Korek jest przyjazny dla środowiska i nadaje się do recyklingu. Pomyśleliśmy więc o jego wykorzystaniu do usuwania wycieków ropy.”

Korek pozyskuje się z kory dębów korkowych, gatunku wiecznie zielonego drzewa rosnącego w Afryce północnej i na południu Europy. Z każdego drzewa korę można zdejmować co ok. siedem-dziewięć lat. Pozbawione kory dęby zwiększają aktywność biologiczną, by przyspieszyć regenerację, i pochłaniają wtedy więcej dwutlenku węgla z powietrza. Zbiór korka pomaga więc zmniejszyć ilość tego gazu cieplarnianego w atmosferze.

Autorzy przetestowali różne warianty obróbki laserowej korka. Badali nanoskopowe zmiany strukturalne tego surowca, jego skład, kąty, pod którymi woda i olej stykają się z powierzchnią. Sprawdzali też absorpcję, odbicie i emisję fal świetlnych korka w całym spektrum, aby określić jego trwałość po wielu cyklach ogrzewania i chłodzenia.

W jaki sposób korek może pomóc zanieczyszczonym wodom?

.Po obróbce laserowej korek zyskuje bowiem szczególne właściwości fototermiczne. Światło słoneczne błyskawicznie ogrzewa surowiec – w ciągu 10-15 sekund jego temperatura wzrasta do 58 st. C. Także wtedy, gdy materiał zostaje wrzucony do skażonego morza. Rośnie też wtedy temperatura unoszącej się na powierzchni wody ropy naftowej, w związku z tym spada jej lepkość, a wtedy łatwiej zebrać zanieczyszczenie.

„Kiedy korek poddawany jest szybkiej pulsacyjnej obróbce laserowej, jego mikrostruktura powierzchni staje się bardziej szorstka, a to na poziomie od mikro do nano zwiększa jej hydrofobowość” – wyjaśnił Yin.

Tak spreparowany korek nie nasiąka więc wodą. Za to przywiera do niego ropa naftowa. Testowany materiał absorbował 4,02 grama na centymetr kwadratowy ropy w czasie 200 sekund. Naukowcy stwierdzili, że ropę można odzyskiwać z kory i ponownie wykorzystać surowiec do oczyszczania wody.

Wycieki ropy naftowej (np. w efekcie awarii platform wiertniczych, wypadków tankowców albo rozszczelnienia rurociągów) pociągają za sobą wielomilionowe straty wielkich koncernów, ale przede wszystkim to jedne z najgroźniejszych katastrof ekologicznych. Stanowią śmiertelne niebezpieczeństwo dla ekosystemów morskich, mają długotrwały negatywny wpływ na życie w strefach przybrzeżnych, a gdy ropa dostanie się do gleby oraz wód powierzchniowych i głębinowych – skażenie zagraża także organizmom lądowym, w tym ludziom.

Największa tego typu katastrofa w historii wydarzyła się w Zatoce Meksykańskiej po eksplozji na platformie wiertniczej Deepwater Horizon w kwietniu 2010 r. Potężny wyciek trwał 87 dni, do wód zatoki przedostało się w sumie 770 mln litrów ropy, która gromadziła się na południowym wybrzeżu USA. Według szacunków mogło zginąć wtedy nawet milion ptaków morskich oraz setki tysięcy ryb, wielorybów, delfinów albo żółwi morskich. Zdaniem ekspertów zdarzenie poczyniło nieodwracalne zniszczenia w ekosystemie północnej Zatoki Meksykańskiej. 

Głęboka kompetencja naukowa jest potrzebna na wszystkich etapach polityki bezpieczeństwa

.O konieczności badania i stosowania nowych technologii pisze na łamach Wszystko co Najwazniejsze Prof. Michał KLEIBER, redaktor naczelny „Wszystko Co Najważniejsze”, profesor zwyczajny w Polskiej Akademii Nauk. Prezes PAN 2007-2015, minister nauki i informatyzacji 2001-2005, w latach 2006–2010 doradca społeczny prezydenta Lecha Kaczyńskiego.

W jego ocenie głęboka kompetencja naukowa jest potrzebna na wszystkich etapach polityki bezpieczeństwa, począwszy od dyplomacji prewencyjnej, poprzedzającej pojawianie się zagrożeń, poprzez przygotowania do stawienia czoła dobrze rozpoznanym zagrożeniom aktualnym, aż po wypracowywanie trwałej strategii zapobiegania niebezpieczeństwom. Waga głęboko podbudowanych merytorycznie działań na rzecz bezpieczeństwa i utrzymywania ładu publicznego staje się dzisiaj argumentem na rzecz rozszerzenia znaczenia gospodarczo-ekologicznego terminu trwały rozwój na szeroką problematykę przyczyn różnorodnych konfliktów – narastania obszarów biedy, fundamentalizmu religijnego, braku dostępu do źródeł energii bądź wody, zagrożeń epidemiami czy lokalnych walk o władzę.

„Skuteczna polityka bezpieczeństwa jest dzisiaj nierozerwalnie związana z aktualnym stanem wiedzy o najnowszych osiągnięciach nauki i technologii” – zaznacza autor artykułu.

Co więcej, potencjalne niebezpieczeństwo związane jest z osiągnięciami badawczymi w obszarze nauki zwanym biologią syntetyczną, czyli sztuczną syntezą złożonych systemów biologicznych nieistniejących dotychczas w przyrodzie. I znowu korzyści z takich badań związane są nierozłącznie z poważnym ryzykiem, płynącym zarówno ze strony zorganizowanej przestępczości czy wręcz krajów zainteresowanych stworzeniem broni biologicznej, ale także indywidualnych przestępców, często nieświadomych ostatecznych konsekwencji swojego działania. Tworzenie nowych form życia stawia przed nami także niespotykane dotychczas wyzwania etyczne, które przestrzegane zapewne w restrykcyjnej formie w cywilizacji europejskiej mogą nie mieć żadnego znaczenia gdzie indziej – aktualne przykłady z pozyskiwaniem komórek macierzystych czy genetycznie zmodyfikowanymi uprawami jasno wskazują na wagę tego problemu. 

„Projektowanie nowych materiałów o z góry zadanych własnościach na poziomie atomowym, czyli nanotechnologia, może całkowicie zmienić w przyszłości dzisiejsze myślenie o przydatności obecnie używanych materiałów we wszystkich dosłownie dziedzinach życia” – pisze prof. Michał KLEIBER.

Niezwykle istotnym elementem strategii poprawy bezpieczeństwa jest nowe odczytanie znaczenia działań określanych terminem dual use (podwójne zastosowanie). Termin ten tradycyjnie wyraża przestrogę przed przedostawaniem się w niepowołane ręce rezultatów potencjalnie wrażliwych badań prowadzonych w instytucjach cywilnych – chodzi oczywiście o zabezpieczenie się przed zbrodniczym użyciem nowych rodzajów broni jądrowej, biologicznej bądź chemicznej. Dzisiaj problem badań o podwójnym zastosowaniu rozumieć powinniśmy znacznie szerzej.

Na rzecz bezpieczeństwa należałoby wykorzystywać wiele prac badawczych prowadzonych w instytucjach cywilnych, podczas gdy wiele z prac prowadzonych przez instytucje związane z obronnością powinno być lepiej niż dzisiaj wykorzystywanych w innych sektorach gospodarki. Oznacza to potrzebę precyzyjnej koordynacji działań związanych z bezpieczeństwem kraju z priorytetami badawczymi realizowanymi w ramach polityki naukowej państwa. Aby takie działania mogły się powieść, niezbędne jest zasadnicze zwiększenie środków na badania i rozwój, przynajmniej do poziomu porównywalnego z wydatkami na obronność, tj. do około 2 proc. PKB. Taki parytet wydatków jest zresztą typowy dla większości krajów rozwiniętych. W jego ocenie wiara, że płynące do nas fundusze unijne mogą być substytutem takiej polityki, jest iluzoryczna.