Розділяючи тонко змішану олію та воду, мембрана може розділити навіть сильно змішані розливи нафти
Всякий раз, коли відбувається значне виливання нафти у воду, вони, як правило, змішуються у суспензію крихітних крапель, звану емульсією, яку надзвичайно важко відокремити - і це може завдати серйозної шкоди екосистемам. Але дослідники MIT відкрили новий, недорогий спосіб знову розділити дві рідини.
Їх нещодавно розроблена мембрана може бути виготовлена в промислових масштабах і може переробляти велику кількість тонко змішаних матеріалів назад у чисту олію та воду. Процес описаний у журналі Scientific Reports професором Массачусетського технологічного університету Крипою Варанасі, аспірантом Брайаном Соломоном та постдоктором М. Насімом Хайдером.
На додаток до можливої ролі в очищенні розливів, новий метод також може бути використаний для звичайного буріння, наприклад у глибоких океанах, а також на суші, де вода закачується в свердловини, щоб допомогти витіснити нафту з глибоких гірських порід. Як правило, пояснює Варанасі, змішану нафту і воду, що видобувається, поміщають у великі резервуари, щоб забезпечити поділ під дією сили тяжіння; масло поступово пливе до верху, де його можна знежирити.
Це добре працює, коли нафта і вода - це "вже великі кулі речовини, вже частково відокремлені", говорить Варанасі. "Складність виникає, коли у вас є так звана емульсія, з дуже крихітними крапельками олії, стабілізованими на водному фоні, або водою на масляному тлі. Складність значно зростає для наноемульсій, де розмір крапель нижче мікрона".
Для розщеплення цих емульсій екіпажі використовують деемульгатори, які самі по собі можуть завдати шкоди довкіллю. Наприклад, під час розливу нафти Deepwater Horizon у Мексиканській затоці в 2010 р. У море було скинуто велику кількість диспергаторів та деемульгаторів.
"Через деякий час [масло] просто зникло, - каже Варанасі, - але люди знають, що воно заховане у воді, у цих дрібних емульсіях". У випадку наземного буріння, де так звана "видобута вода" зі свердловин містить дрібні емульсії нафти, компанії іноді просто розбавляють воду до тих пір, поки вона не відповідатиме нормативним стандартам для скидання у водні шляхи.
"Це проблема, яка є дуже складною для галузі, - каже Варанасі, - як з точки зору видобутку нафти, так і, що важливіше, не скидання виробленої води в навколишнє середовище".
Новий підхід, розроблений групою Варанасі, використовує мембрани з ієрархічною структурою пор. Мембрани поєднують дуже тонкий шар нанопор з більш товстим шаром мікропор, щоб обмежити проходження небажаного матеріалу, забезпечуючи при цьому міцність, достатню для витримки високого тиску та пропускної здатності. Мембрани можуть бути виготовлені з контрастними змочувальними властивостями, тому їх пори або притягують масло, і відштовхують воду, або навпаки.