Ein Team von Studenten-Forscher von der University of Central Florida (UCF) hat entwickelte Hightech-Schwämme fähig, Ozeanwasser nach Ölunfällen zu säubern.

Die Schwämme können Öl aufsaugen und gleichzeitig Wasser abweisen und hinterlassen keine giftigen Nebenprodukte. Das gesammelte Öl könnte sogar für eine spätere Verwendung recycelt werden.

"Die Öl-Wasser-Trennung ist ein aufkommendes globales Problem, das auf der ganzen Welt aufgrund des zunehmenden Ölabwassers und der häufigen Ölverschmutzung aufgetreten ist." Woo Hyoung LeeAssistenzprofessor an der Fakultät für Bau-, Umwelt- und Bauingenieurwesen an der UCF und Projektleiter und Mentor des Projekts.  

Die derzeitigen Standardbehandlungen zum Trennen von Öl aus Wasser beinhalten das Auftragen von Chemikalien und Dispergiermitteln oder das Verwenden von absorbierenden Mattenkissen, was zu einer möglichen Nebenproduktverschmutzung führt, erklärte er.

"Die Nachteile, die mit der Vielzahl von Methoden zur Reaktion auf Ölverschmutzungen verbunden sind, belegen eindeutig die Motivation, ein innovatives Material zu verwenden, um die Gesamtverunreinigung unserer Wasserressourcen zu verringern", fuhr er fort. "Unsere Motivation für diese High-Tech-Schwämme sind effektive Öl-Wasser-Trennmethoden, die recycelt werden können, ohne dass gefährliche Nebenprodukte entstehen."

Nationaler Nachhaltigkeitswettbewerb

Das Forschungsprojekt des Teams wurde in Phase 1 des Projekts mit einem 15,000-Preis in Höhe von US-Dollar ausgezeichnet Menschen Wohlstand und der Planet (P3) Designwettbewerb, gesponsert von der US Environmental Protection Agency (EPA). Das UCF-Team war eines von nur 31-Studententeams im ganzen Land, die den Geldzuschuss erhielten, der an Gewinnerteams verliehen wurde, damit sie ihre Ideen entwickeln und ihre Arbeit bei den EPAs präsentieren konnten Nationale Ausstellung für nachhaltiges Design letzten Monat.

"Die Messe bot uns die Gelegenheit, einem breiten Publikum von Bundesbehörden, Industrievertretern, Vertretern der Wissenschaft und Technik sowie der breiten Öffentlichkeit unsere Entwürfe für die Ölentfernung vorzustellen", sagte Lee. "Zwei Tage lang hatten wir viele Besucher in unserer Demonstration."

Für die erste Phase mussten die Schülerteams Konzeptnachweise entwickeln.

In der zweiten Phase des Wettbewerbs konkurrieren die Teams um einen zusätzlichen 75,000-Zuschuss, um ihnen zu helfen, ihre Erfindungen unter realen Bedingungen umzusetzen.

"In Phase zwei werden wir uns darauf konzentrieren, wie wir diese Technologie für die reale Wassersituation skalieren und das derzeit vorgeschlagene System systematischer erweitern können, indem wir entsprechende technische Richtlinien sowie eine Ökobilanz erstellen", sagte Lee .

Das Projekt ermöglichte es den Studenten, ihre akademischen und technischen Fähigkeiten zu testen und sie als Team zu unterrichten.

"Durch das Projekt hat unser interdisziplinäres Studententeam hervorragende Erfahrungen in der Zusammenarbeit bei der Lösung von Problemen gesammelt, bei denen es darum geht, ihre Fachgebiete zu nutzen und voneinander zu lernen", sagte Lee in einer Erklärung. "So funktioniert die reale Welt."

Wie die Schwämme arbeiten

Das Team entwickelte superhydrophobe MoS2-beschichtete Schwämme.

"Unser System verwendet die Tauch-Trocken-Methode, um MoS2 entlang der porösen Substanz zu schichten, um Superhydrophobie und Superoleophilie für die selektive Trennung von Wasser und Öl auf nachhaltige Weise zu induzieren", sagte Lee.

Die Forscher haben bewiesen, dass die Schwämme Wasser und Öl trennen können, die Rückgewinnung des Öls ermöglichen und sich auch nach mehreren Anwendungen weiterhin gut entwickeln können.

Folgen

Die Verwendung dieser Schwämme könnte sekundäre Umweltverschmutzungen beseitigen, die häufig bei der Beseitigung von Ölverschmutzungen auftreten.

"Das vorgeschlagene System wird eine vor Ort einsetzbare, einfach zu bedienende, kostengünstige und hocheffiziente Öl-Wasser-Trennmethode darstellen, die keine hochqualifizierten Techniker und / oder hochentwickelten Geräte oder Vorrichtungen erfordert", sagte Lee.

Die Forscher planen, ihr Gerät unter verschiedenen Bedingungen zu testen, von Süßwasser- bis hin zu Meeresumgebungen. Sie erwarten, dass ihre Technologie als Werkzeug für schnelle Reinigungsaktionen nach unerwarteten Ölunfällen dient.

Was trieb die Studenten an?

Die vielfältige Gruppe von Studenten wurde durch persönliche Erfahrungen motiviert und sie brachten jeweils einzigartige Fähigkeiten mit, die dem Team bei der Entwicklung ihrer Erfindung halfen.

"Meine Aufgabe im Team war es, eine biotechnologische Perspektive in das Projekt einzubringen, die sich auf den zellulären und biomolekularen Prozess konzentriert, den wir erreichen wollen, und diese Prozesse in der Anwendung auf die kommerzielle Produktion zu erweitern", so Dianne Mercado, Studentin ein Bachelor-Abschluss in Biotechnologie, sagte in einer Erklärung. „Während Biotechnologie mein Spezialgebiet ist, ist es einer der besten Aspekte, wenn andere Studenten aus verschiedenen Bereichen zusammenarbeiten, um etwas wirklich Interdisziplinäres zu schaffen.“

Hernan Sabua, ein Bauingenieur und Teamleiter, wollte schon lange etwas für den Umweltschutz und die öffentliche Gesundheit entwickeln. Seine Motivation stammt aus seinem familiären Hintergrund.

„Schon als ich klein war, wollte ich die umweltverträglichen Aspekte des Ingenieurwesens verbessern“, sagte Sabua in einer Erklärung. "Ich hatte zusätzliche Motivation für das Projekt wegen der Ölpest von Deepwater Horizon auf 2010, die in der Nähe von Mexiko stattfand, wo meine Familie herkommt."

Weitere studentische Mitglieder des Teams sind Conner Thompson aus den biomedizinischen Wissenschaften, Kelsey Rodriguez aus der Umwelttechnik und Dwight Davis aus dem Maschinenbau.

Yeonwoong JungJae-Hoon Hwang, ein Postdoktorand aus dem Bereich Umweltingenieurwesen, fungiert als Co-Principal Investigators des Teams.