石油が湖や川に流入すると、地元の生態系を危険にさらし、同時に潜在的な飲料水を汚染します。水から流出した油を除去するために使用できる、自然から模倣された化学薬品を使用しない方法は、被害を軽減することができます。これは、油が接着によって結合する撥水性表面を備えた繊維によって可能になります。その後、地表はあたかもそれ自体が存在するかのように、蓄積した石油を適切な容器に輸送します。
2010 年にメキシコ湾でディープウォーター ホライズン石油掘削装置が爆発したとき、劇的な映像が世界中に広がりました。真っ黒に覆われた海鳥の死骸、海岸に打ち上げられたイルカの死骸、そしてザールラント州よりも大きな油膜。急速に拡大した原油流出は当時、ほとんど食い止めることができず、カリブ海と米国南海岸の独特の生態系に永続的な被害をもたらした。しかし、そのような大規模な災害以外にも、石油流出は水域や銀行に深刻な影響を与える可能性があります。たとえ少量の石油であっても、薄い脂っこい膜として広範囲に急速に広がり、動植物や飲料水資源を危険にさらします。
メソッドは自然からコピーされる
ボン大学のヴィルヘルム・バルスロット率いる研究者らが開発した方法が解決策となる可能性がある。より小さな油汚れも除去できるため、内水域での使用にも適しています。これは、研究者が自然から模倣した吸着の物理原理に基づいています。バルスロットは、いわゆるロータス効果の発見者として知られています。数年前、彼と彼のチームは、蓮の花の葉の表面にある粗い微細構造により、水滴がすぐに転がり落ち、汚れの粒子も一緒に取り込まれることを発見しました。この効果は現在、業界に不可欠な要素となっています。
また、植物の構造も新しい油吸収材において重要な役割を果たします。 「オイルキャッチャー」に最適な表面構造を求めて、Barthlott と彼の同僚は、さまざまな植物種の油吸着特性をテストしました。吸収とは異なり、吸着では油は植物の内部には吸収されず、単に植物の外側に堆積します。実験の結果、遊泳するシダのサルビニア・モレスタがこれに最も優れていることがわかった。次のステップで、研究者らはシダの複雑な表面構造を適切な機能性繊維に転写し、「バイオニック油吸着材」を開発しました。
近い将来の工業生産
実際には、油吸着材は次のように機能します。油を吸着する布地が、幅 6 センチメートルの細片状に浮遊する収集容器に取り付けられています。ストリップの一端は容器内に突き出ており、もう一端は周囲の汚染水に突き出ています。 「この水没部分には最初は空気の膜があり、その後吸着された油に置き換えられ、保管容器に運ばれます」と科学者は説明します。表面に沿った付着と輸送により、流出した油は「まるで自然に」、つまりエネルギーを消費することなく容器内に移動します。 「その後、必要に応じてオイルを空にし、再利用することもできます」と Barthlott 氏は報告します。
このプロセスはエネルギー効率が高いだけでなく、非常に強力です。研究チームのテストでは、比較的小型のプロトタイプでも、水域から 1 時間あたり最大 3 リットルの石油を収集できることが示されました。バイオニック油吸着材が汚染された水域をどれだけ早く浄化するかは、油の性質によっても異なります。たとえば、ディーゼルは粘度が低いため、モーター オイルよりも 50 倍速く輸送できます、と Barthlott 氏は説明します。汚染された内水域でのこの技術の使用に加えて、海運や工業プラントでの使用も考えられます。 Barthlott 氏は、説得力のあるテスト結果に基づいて、バイオニック油吸着材が間もなく工業生産可能になると推定しています。
出典: ドイツ連邦環境財団 (DBU)。専門記事: Philosophical Transactions of the Royal Society A、 doi: 10.1098/rsta.2019.0447
