石油洩漏嚴重影響生態(圖:Wired)

石油開採和運輸過程中,一旦發生洩漏,對海洋生態環境產生嚴重影響。目前大多數清除方法是使用一次性吸附劑(sorbents),吸附石油後燃燒處理。

現在,美國阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)的科學家們研製了一種新型材料,可以像海綿一樣重複使用,並且吸收的石油擠出後可繼續利用,有望為清除溢油提供更環保有效的解決方案。

新材料為何可重複利用?

這種「石油海綿」(oil sponge)由 Seth Darling 及其團隊發明,主要成分是聚氨酯泡沫(polyurethane)或聚醯亞胺(polyimide)塑料,同時包含了一定數量的硅烷(silane)分子。

材料重複使用的關鍵,正是這些硅烷分子。硅烷有「親油」的性質。如果材料上的硅烷數量太少,將無法有效吸附石油;如果硅烷太多,又會導致吸附太強,無法將吸附的石油「擠」出來再利用。研究者們通過實驗,確立了硅烷分子的最佳數量,確保材料吸油後還可釋放出來,並且可以重複使用,吸油能力不會受到顯著影響。

這種新發明的物料,能有效吸收石油,並可重複使用(圖:Argonne National Laboratory)

大規模除油實驗

現實中,石油洩漏通常會污染大片水域,因此,研究者進行了大規模實驗,測試新材料的除油能力。

實驗在新澤西州的國家溢油響應研究與再生能源測試設備處(National Oil Spill Response Research & Renewable Energy Test Facility)進行。在一個大池塘中,一條管道不斷吐出原油,漂在水面上。研究者在水面上拖動石油海綿,測試它的吸油能力,然後通過絞擰裝置擠出石油,如此重複該過程。

這項大規模實驗目前還未發表,但 Darling 表示,無論是未經處理的泡沫,還是商用吸附劑,吸油效果都遠不如石油海綿。

潛在應用

處理深海發生的石油洩漏時,要面臨高壓的問題。研究人員目前還不清楚這種新材料能否在深海處保持良好性能。

不過,這種材料對於清除近海溢油很有幫助。目前,近海處清理起來相對較難,又不能輕易使用分散劑(dispersants)。Darling 認為,將來若有可能,應該在海上石油開採處,以及石油運輸船密集經過的地方備置大量石油海綿,隨時應對石油洩漏。

這樣一來,這種材料的需求量將大大增加。因此,研究人員的下一個挑戰就是優化大規模生產石油海綿的過程。

 

參考資料:

  1. Barry E, Mane A, Libera J, et al (2017). Advanced Oil Sorbents Using Sequential Infiltration Synthesis[J]. Journal of Materials Chemistry A.
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