https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=662
בעשורים האחרונים, התרחשו מספר דליפות נפט חמורות לגופי מים ברחבי העולם. כיום, שיטות מודרניות מסוגלות להסיר כ-95% מהנפט מהמים. עם זאת, ישנו קושי רב בהסרת טיפות הנפט הקטנות שהצטברו ונותרו במים, אשר עלולות לגרום להשפעות מזיקות על הסביבה ועל בעלי החיים השוכנים במים המזוהמים.
קבוצת חוקרים מ- Cockrell School of Engineering באוניברסיטת טקסס באוסטין פיתחה שיטה באמצעותה ניתן להסיר עד 99% של הנפט וכן מזהמים פוטנציאליים נוספים מהמים. החוקרים סנתזו ננו-חלקיקים מגנטיים (Magnetic Nanoparticles MNPs) אשר מצופים כך שיתאימו לטיפול במים. השיטה מתבססת בעיקר על הכוח האלקטרוסטטי שמתקיים בין הנפט לבין המגנט המהונדס.
במקרה של אירוע דליפת נפט, ישנן מספר שיטות מסורתיות לטיהור גופי מים גדולים. אחת השיטות המקובלות היא הסרה פיזית של הנפט המצוי במים על ידי פועלים המשתמשים במוט צף ארוך או בצינור מתנפח, אשר באמצעותם ניתן להקיף, לבודד ולגרוף את הנפט לחוף או לכלי קיבול סמוך. כאשר רוב הנפט שדלף למים הוסר, נעשה שימוש בכימיקלים מפזרים (Dispersants; כימיקל המכיל ממס ומאיץ תהליכי פיזור של חומר) במטרה ל"שבור" את הנפט הנותר לטיפות אשר יכולות להתערבב ולהיקלט במים.
יצוין, כי שיטה מסורתית זו מאיצה את תהליך ההתכלות הטבעי של הנפט, אשר מתרחש כאשר חיידקים ומיקרו-אורגניזמים נוספים הנמצאים באופן טבעי במים "מפרקים" את הנפט לרכיבים, כגון חומצות שומן ופחמן דו-חמצני. עם זאת, שימוש בחומרים כימיים במים, עלול לגרום להשפעות מזיקות ביותר על האורגניזמים הימיים. כמו כן, חומרים כימיים מזיקים אשר נספגים בבעלי חיים ימיים, עלולים להיכנס לשרשרת המזון (לדוגמא באכילת פירות ים) ולהגדיל את הסבירות לצריכה אנושית של כימיקלים מפזרים. לאור זאת, הארגונים אשר אחראים על ניקוי דליפות נפט מגופי מים גדולים, כגון Coast Guard ו- Environmental Protection Agency בארה"ב, מתמודדים עם אתגר משמעותי – הבטחת סילוק מוחלט של הנפט מהמים כתוצאה מהדליפות, לצד מזעור ההשפעות המזיקות על הסביבה במסגרת התהליך.
קבוצת החוקרים מטקסס, הסתמכה על מודל מתמטי שנקבע בעבר, והעריך את הזמן הכולל והמהירות בהם ננו-חלקיקים מגנטיים
(MNPs) יכולים להפריד בין טיפות נפט למים. החוקרים יישמו את המודל ההיפותטי האמור והשתמשו ב- MNPs בגודל של 66 ננו-מטר, העשויים ממגנטיט (Magnetite; מינרל מגנטי שחור) סופר-פאראמגנטי (Superparamagnetic).
ה-MNPs מצופים בפולימרים בעלי מטען חיובי, בעוד טיפות הנפט הן בעלות מטען שלילי, וכך מתאפשרת משיכה של טיפות הנפט ל- MNPs באמצעות כוח אלקטרוסטטי. לאחר שטיפות הנפט נצמדות ל-MNPs, נוצר מטען נייטרלי על פני המשטח של ה-MNPs/נפט כתוצאה מהאינטראקציה המגנטית.
בתהליכים המתרחשים בהשראת הפרדה מגנטית בגרדיאנט גבוה (High gradient magnetic separation), ניתן להפריד את האגרגטים מן המים במהירות, הן באמצעות תהליך טבעי בו האגרגטים מופרדים בעצמם, והן על ידי יישום שדה מגנטי חיצוני. בדרך כלל, ישנו שימוש בתהליכים מסוג זה בתעשיות המזון והכרייה במטרה להבטיח הסרת חלקיקים רעילים.
מאפיין ייחודי של ה-MNPs שהונדסו במחקר זה לטובת נפט בלבד, הוא שניתן להשתמש בתכונות המגנטיות של החומר ולהרחיב את אפשרויות היישום שלהם להסרת מזיקים נוספים מהמים. זאת, באמצעות מניפולציות על ציפוי המשטח, כך שיתאים למשיכת מזהמים וחלקיקים רעילים לפי הצורך. צוות החוקרים בטקסס ממשיכים בעבודתם להרחבת ושכלול ה- MNPs על מנת שיוכלו להתמודד עם דליפות משמעותיות של נפט בגופי מים גדולים, כגון דליפת נפט לאוקיינוס. הם מקווים כי תגליות המחקר שלהם ישפיעו באופן משמעותי על האופן בו אנו מנצלים את תחום הננו-טכנולוגיה לטובת שיפור וקידום הסביבה.
באדיבות מקורות
