Израильские исследователи разработали новый метод очистки нефтяных разливов

Израильские исследователи разработали аэрогель на основе целлюлозы, способный поглощать большие объемы нефти и других углеводородов, одновременно помогая бактериям разлагать загрязняющие вещества. Потенциально это может обеспечить более быстрый и комплексный способ ликвидации нефтяных разливов.

Исследователи из Лаборатории экологической биотехнологии Университета Бен-Гуриона в Негеве утверждают, что материал способен поглощать количество нефтепродуктов, примерно в 100 раз превышающее его собственный вес, включая моторное масло, авиационное топливо, бензин и керосин. Аэрогель также способствует естественному биологическому разложению углеводородов, особенно при разливах в морской среде.

Разливы углеводородов уже давно представляют серьезную экологическую угрозу, загрязняя океаны, почву и грунтовые воды. Традиционные методы очистки часто сосредоточены на сдерживании распространения нефти — например, с помощью боновых заграждений, препятствующих растеканию нефтяного пятна по поверхности воды, — а затем на удалении максимально возможного количества загрязнения.

Подход исследователей сочетает эти меры по немедленной очистке с биологическим разложением, что потенциально позволяет более тщательно очищать загрязненные участки и одновременно ускорять долгосрочный процесс разложения загрязняющих веществ.

Исследование проводилось под руководством профессора Ариэля Кушмаро, а возглавляла работу доктор Данит Лиза Карсаги Бирон с инженерного факультета Университета Бен-Гуриона. Результаты были опубликованы в августовском выпуске научного журнала Chemical Engineering Journal Advances.

«Эти результаты демонстрируют потенциал разработанного нами метода как универсальной и экологически устойчивой платформы для ликвидации нефтяных разливов в водной и морской среде», — сказал Кушмаро.

«Объединяя физическую адсорбцию с биологическим разложением, эта технология предлагает перспективную и инновационную альтернативу традиционным подходам, решая одновременно задачи немедленного сдерживания загрязнения и долгосрочного восстановления окружающей среды».

Исследователи разработали материал, который они называют Nutrient-Supplemented Carbonized Aerogels (NSCA) — карбонизированные аэрогели, обогащенные питательными веществами. Материал предназначен для поглощения углеводородов и одновременно снабжает среду азотом и фосфором — веществами, которых часто не хватает в морской среде, но которые необходимы бактериям, отвечающим за биологическое разложение.

Согласно исследованию, «разливы нефти и нефтепродуктов представляют серьезную экологическую угрозу, нарушая экологическое равновесие в результате загрязнения воды и почвы. Для снижения их воздействия были разработаны различные технологии очистки».

Исследователи заявили, что предлагают «новую стратегию, сочетающую адсорбцию непосредственно на месте загрязнения и биологическое разложение в водной среде с использованием карбонизированных аэрогелей, обогащенных питательными веществами (NSCA)».

В экспериментах с искусственной морской водой, загрязненной нефтью, исследователи обнаружили, что NSCA значительно ускорял разложение нефти по сравнению с карбонизированными аэрогелями без добавления питательных веществ.

Они также проверили, как различные температуры пиролиза и концентрации питательных веществ влияют на эффективность материала. Исследователи установили, что эффективный NSCA можно производить уже при температуре 360 °C, а оптимальные характеристики достигаются при 450 °C.

При этой температуре аэрогели продемонстрировали высокую водоотталкивающую способность и могли адсорбировать 78 граммов сырой нефти на один грамм NSCA.

Исследование также показало, что увеличение концентрации питательных веществ в аэрогеле напрямую повышает как скорость, так и степень биологического разложения.

Исследователи пришли к выводу, что NSCA может стать энергоэффективным и действенным методом ликвидации нефтяных разливов, одновременно обеспечивая как быстрое удаление углеводородов, так и их дальнейшее разложение в окружающей среде.