Separarea uleiului fin amestecat de membrană poate separa chiar și vărsarea de ulei fin foarte amestecată
Ori de câte ori există o deversare majoră de ulei în apă, cele două tind să se amestece într-o suspensie de picături mici, numită emulsie, care este extrem de greu de separat - și care poate provoca daune grave ecosistemelor. Însă cercetătorii MIT au descoperit o nouă modalitate ieftină de a separa din nou cele două fluide.
Membrana lor nou dezvoltată ar putea fi fabricată la scară industrială și ar putea prelucra cantități mari de materiale amestecate fin în ulei pur și apă. Procesul este descris în revista Scientific Reports de profesorul MIT Kripa Varanasi, studentul absolvent Brian Solomon și postdoc M. Nasim Hyder.
În plus față de rolul său posibil în curățarea deversărilor, noua metodă ar putea fi utilizată și pentru forarea de rutină, cum ar fi în oceanul adânc, precum și pe uscat, unde apa este injectată în puțuri pentru a ajuta la forțarea petrolului din formațiunile roci adânci. De obicei, explică Varanasi, uleiul mixt și apa extrasă sunt introduse în rezervoare mari pentru a permite separarea prin gravitație; uleiul plutește treptat până la vârf, unde poate fi degresat.
Acest lucru funcționează bine atunci când uleiul și apa sunt „deja globuri mari de lucruri, deja parțial separate”, spune Varanasi. "Dificultatea vine atunci când aveți ceea ce se numește o emulsie, cu picături foarte mici de ulei stabilizate într-un fond de apă sau apă într-un fond de ulei. Dificultatea crește semnificativ pentru nanoemulsii, unde dimensiunile picăturilor sunt sub un micron".
Pentru a descompune aceste emulsii, echipajele folosesc de-emulsifianți, care pot fi ei înșiși dăunători mediului. În scurgerea de petrol Deepwater Horizon din 2010 în Golful Mexic, de exemplu, cantități mari de dispersanți și de-emulgatori au fost aruncați în mare.
„După un timp, [petrolul] tocmai a dispărut”, spune Varanasi, „dar oamenii știu că este ascuns în apă, în aceste emulsii fine”. În cazul forajelor terestre, unde așa-numita „apă produsă” din fântâni conține emulsii fine de petrol, uneori companiile diluează pur și simplu apa până când îndeplinește standardele de reglementare pentru a fi evacuate în căile navigabile.
"Este o problemă care este foarte provocatoare pentru industrie", spune Varanasi, "atât în ceea ce privește recuperarea petrolului, cât și mai important, nu deversarea apei produse în mediu."
Noua abordare dezvoltată de grupul Varanasi folosește membrane cu structuri ierarhice de pori. Membranele combină un strat foarte subțire de nanopori cu un strat mai gros de micropori pentru a limita trecerea materialului nedorit, oferind în același timp o rezistență suficientă pentru a rezista la presiune și debit mare. Membranele pot fi realizate cu proprietăți de udare contrastante, astfel încât porii lor fie atrag uleiul și resping apa, fie invers.