Bilim Adamları, Su Kirleticiler ile Mücadele Etmek İçin Çevre Dostu Polen Süngeri Geliştirdi

Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi (NTU Singapur) liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, kirlenmiş su kaynaklarından yağı ve diğer organik çözücüleri kolayca emebilen yeniden kullanılabilir, biyolojik olarak parçalanabilir bir sünger yarattı ve bu da onu denizdeki petrol sızıntılarıyla mücadelede umut verici bir alternatif haline getirdi.

Ayçiçeği poleninden yapılan sünger, sünger üzerindeki bir kat doğal yağ asidi sayesinde hidrofobiktir. Laboratuvar deneylerinde bilim adamları, süngerin benzin ve motor yağı gibi çeşitli yoğunluklardaki kirleticileri ticari yağ emicilerinkine benzer bir oranda emme yeteneğini gösterdiler.

Petrol dökülmelerinin temizlenmesi zordur ve deniz ekosisteminde ciddi ve uzun süreli hasara neden olur. 

Yağı çok küçük damlacıklara ayırmak için kimyasal dağıtıcıların kullanılması veya pahalı, geri dönüştürülemeyen malzemelerle emilmesi dahil olmak üzere geleneksel temizleme yöntemleri hasarı daha da kötüleştirebilir.

Şimdiye kadar, araştırmacılar 5 cm çapında süngerler tasarladılar. NTU Singapur ve Güney Kore’deki Sungkyunkwan Üniversitesi’nden bilim adamlarından oluşan araştırma ekibi, bu süngerlerin ölçeklendirildiğinde denizdeki petrol sızıntılarıyla mücadele için çevre dostu bir alternatif olabileceğine inanıyor.

Çalışmayı yöneten NTU Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu’ndan Profesör Cho Nam-Joon şunları söyledi: “Polenin malzeme özelliklerini ince ayarlayarak, ekibimiz kirli su kaynaklarındaki yağı seçici olarak hedefleyebilen ve emebilen bir süngeri başarıyla geliştirdi.

Doğada bol miktarda bulunan bir malzemenin kullanılması aynı zamanda süngeri ekonomik, biyolojik olarak parçalanabilir ve çevre dostu hale getiriyor. “

Bu çalışma, NTU’nun sert dış yüzeyi için bitki krallığının elması olarak bilinen polen için sert kabuğunu mikrojel parçacıklarına dönüştürerek yeni kullanım alanları bulmaya yönelik çalışmalarına dayanıyor. 

Bu yumuşak, jel benzeri malzeme daha sonra çevre açısından sürdürülebilir malzemelerden oluşan yeni bir kategori için bir yapı taşı olarak kullanılır.

Geçen yıl, Prof Cho, NTU Başkanı Profesör Subra Suresh ile birlikte, ağaçlardan oluşturulan kağıda daha çevreci bir alternatif olarak polenden kağıt benzeri bir malzeme oluşturmaları için bir araştırma ekibine liderlik etti. 

Bu “polen kağıdı” ayrıca, yumuşak robotlar, sensörler ve yapay kaslar için faydalı olabilecek bir özellik olan değişen çevresel nem seviyelerine yanıt olarak bükülür ve kıvrılır.

Aynı zamanda Malzeme Bilimi ve Mühendisliği’nde Singapur Malzeme Araştırma Derneği Başkanı olan Prof Cho, “Bitki tozlaşması için kullanılmayan polenler genellikle biyolojik atık olarak kabul edilir.

Çalışmalarımız aracılığıyla, bu atık için yeni kullanımlar bulmaya çalışıyoruz. Polen aynı zamanda biyouyumludur.Vücut dokularına maruz kaldığında immünolojik, alerjik veya toksik reaksiyona neden olmaz, bu da onu yara pansuman gibi uygulamalar için potansiyel olarak uygun hale getirir. “

Polenden Bir Sünger Yapmak

NTU ekibi süngeri oluşturmak için ilk önce ultra sert polen tanelerini ayçiçeklerinden esnek, jel benzeri bir malzemeye, geleneksel sabun yapımına benzer bir kimyasal işlemle dönüştürdü.

Bu işlem, poleni alkali koşullarda üç gün süreyle kuluçkaya yatırmadan önce, tanenin yüzeyini kaplayan yapışkan yağ bazlı polen çimentosunun çıkarılmasını içerir. Elde edilen jel benzeri malzeme daha sonra dondurularak kurutuldu.

Bu süreçler, 3 boyutlu gözenekli mimariye sahip polen süngerlerinin oluşumuyla sonuçlandı. Süngerler kısa bir süre için 200 ° C’ye ısıtıldı bu, sıvıları tekrar tekrar emdikten ve salıverdikten sonra formlarını ve yapılarını stabil hale getiren bir adım. Bilim adamları, ısıtmanın süngerin deformasyona karşı direncinde iki kat iyileşmeye de yol açtığını buldu.

Bilim adamları, süngerin yağı seçici olarak hedeflediğinden ve suyu emmediğinden emin olmak için, süngeri hayvansal ve bitkisel yağda yaygın olarak bulunan bir tür yağ asidi olan stearik asit tabakasıyla kapladı.

 Bu, yapısal bütünlüğünü korurken süngeri hidrofobik hale getirir.

Bilim adamları, benzin, pompa yağı ve n-hekzan (ham yağda bulunan bir kimyasal) gibi çeşitli yoğunluklardaki yağlar ve organik çözücülerle polen süngeri üzerinde yağ emme testleri gerçekleştirdiler.

Süngerin 9,7 ila 29,3 g / g aralığında bir emme kapasitesine sahip olduğunu bulmuşlardır. * Bu, petrol türevleri olan ve 8.1 ila 24.6 g / g emme kapasitesi aralığına sahip ticari polipropilen emicilerle karşılaştırılabilir.

Ayrıca süngeri, tekrar tekrar silikon yağına batırıp, ardından yağı sıkarak, dayanıklılığı ve yeniden kullanılabilirliği açısından test ettiler. Bu sürecin en az 10 döngü boyunca devam edebileceğini buldular.

Son bir kavram kanıtlama deneyinde ekip, 1,5 cm çapında ve 5 mm yüksekliğinde bir süngerin kirli su örneğinden motor yağını emme yeteneğini test etti. Sünger, motor yağını 2 dakikadan daha kısa sürede emdi.

“Toplu olarak, bu sonuçlar polen süngerinin seçici olarak yağ kontaminantlarını emebildiğini ve serbest bırakabildiğini ve düşük maliyet, biyouyumluluk ve sürdürülebilir üretim gibi zorlayıcı özellikler sergilerken ticari yağ emicilerle benzer performans seviyelerine sahip olduğunu gösteriyor,” dedi.

Araştırmacılar, endüstri ihtiyaçlarını karşılamak için polen süngerlerinin boyutunu büyütmeyi planlıyor. Ayrıca gerçek yaşam ortamlarında polen süngerleriyle pilot testler yapmak için sivil toplum kuruluşları ve uluslararası ortaklarla işbirliği yapmak istiyorlar.

Prof Cho, “Yenilikçi polen malzemelerimizin bir gün yaygın olarak kullanılan plastiklerin yerini alacağını ve küresel plastik kirliliği sorununu azaltmaya yardımcı olacağını umuyoruz” dedi.