Wenn Ölverschmutzungen nicht schnell und effektiv beseitigt werden, können sie der Meeres- und Küstenumwelt dauerhaften Schaden zufügen. Deshalb entwickelt ein Team nordamerikanischer Forscher ein neues schwammartiges Material, das Öl nicht nur effektiv aufnimmt und an seiner Oberfläche festhält (Adsorption), sondern auch immer wieder verwendet werden kann – sogar in eisigen kanadischen Gewässern.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Wissenschaft der Gesamtumwelt.
Das spezielle Material – CNF-SP-Aerogel genannt – kombiniert ein biologisch abbaubares Material auf Zellulosebasis mit einer Substanz namens Spiropyran, einem lichtempfindlichen Material. Spiropyran hat eine einzigartige „umschaltbare“ Eigenschaft, die es dem Aerogel ermöglicht, zwischen Ölaufnahme und Ölabweisung zu wechseln, genau wie ein Küchenschwamm, der zum Aufsaugen und Auspressen von Wasser verwendet werden kann.
„Nachdem Spiropyran dem Aerogel hinzugefügt wurde, ändern wir nach jeder Verwendung einfach die Lichtverhältnisse“, erklärt Dr. Baiyu Helen Zhang, Professorin und Canada Research Chair an der Memorial University in Neufundland. „Wir haben das Aerogel als Ölsorbent unter sichtbarem Licht verwendet. Nach der Öladsorption haben wir die Lichtverhältnisse auf UV-Licht umgestellt. Dieser Wechsel half dem Schwamm, das Öl freizusetzen.“
Und das Material saugt weiterhin Öl auf und gibt es wieder ab, selbst wenn die Wassertemperatur sinkt, sagt Dr. Xiujuan Chen, Assistenzprofessor an der University of Texas–Arlington.
„Wir haben festgestellt, dass der Ölsorbent bei Tests unter verschiedenen Umweltbedingungen in einer kalten Umgebung eine sehr gute Leistung zeigte. Dies ist für kalte Wintersaisonen, insbesondere in Kanada, sehr nützlich.“
Bildnachweis: Canadian Light Source
Die Forscher nutzten die Mid-IR-Strahllinie des CLS, um die Eigenschaften des Aerogels vor und nach der Exposition gegenüber sichtbarem und UV-Licht zu untersuchen. Von hier aus möchten die Forscher ihre Forschung mit großen Pilotstudien ausweiten und das Material sogar im Feld testen.
„Das CLS verfügt über eine einzigartige Infrastruktur, die Studenten und Forscher wie uns dabei unterstützt, viele Arten sehr spannender Forschung durchzuführen und zum wissenschaftlichen Wissen und zu technischen Anwendungen beizutragen“, sagt Zhang.
Mehr Informationen:
Hongjie Wang et al., Entwicklung eines Spiropyran-unterstützten Cellulose-Aerogels mit umschaltbarer Benetzbarkeit als Ölsorbent für die Beseitigung von Ölverschmutzungen, Wissenschaft der Gesamtumwelt (2024). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.171451