La rete che cattura il petrolio

Alla Ohio State University hanno sviluppato una maglia capace di far passare l'acqua e trattenere l'olio. Potrebbe aiutare a pulire le zone di mare particolarmente inquinate.

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La fitta rete in acciaio inox è stata rivestita con una nanopellicola che impedisce all'olio (rosso) di passare. L'acqua (blu) attraversa invece la membrana sintetica, depositandosi in fondo al becher.|Ohio State University

Un'equipe di ricercatori della Ohio State University (OSU) ha realizzato una maglia in acciaio inossidabile in grado di funzionare da filtro selettivo: cattura infatti l'olio e lascia passare le molecole d'acqua. La tecnologia si basa su un meccanismo che è l'esatto opposto del cosiddetto effetto loto, ovvero la capacità dei fiori di loto di mantenersi puliti autonomamente facendo scivolare via l'acqua. Si tratta del primo passo verso la progettazione di gigantesche reti che consentirebbero di ripulire un tratto di mare altamente inquinato dal petrolio. I dettagli della ricerca sono descritti in due diversi paper pubblicati sulla rivista Scientific Report (li trovate qui e qui).

 

Effetto loto. Le foglie del Nelumbo, noto comunemente come fiore di loto, presentano un'elevata tensione superficiale a causa di un rivestimento cristallino di dimensioni nanometriche. Questa particolare configurazione non consente di trattenere le goccioline d'acqua, che scorrono via portando con sé fanghiglia e piccoli insetti. Il meccanismo mantiene la foglia asciutta e, soprattutto, sempre pulita.

 

Come natura insegna. Il team guidato da Bharat Bhushan, professore di ingegneria meccanica presso la OSU, si è ispirato ai fiori di loto, per creare una membrana artificiale che avesse proprietà antitetiche: dare il via libera all'acqua e ostacolare il passaggio dell'olio. Per riuscirci, gli scienziati hanno rivestito una rete di acciaio inox con un polimero sottilissimo contenete dei tensioattivi (detti anche surfactanti), una categoria di sostanze usate di solito nella produzione di saponi e detergenti.

 

Per legare il polimero alla superficie metallica si è fatto ricorso a delle nanoparticelle di silicio, che oltre a fungere da collante hanno permesso di rendere la pellicola più ruvida – una qualità molto utile, perché riduce l'area di contatto con il liquido da repellere, facendolo così "rotolare" via.

 

 

Alt, di qui non si passa. L'esperimento in laboratorio ha rappresentato forse la parte più semplice dell'intero processo. Per verificare la bontà della loro creazione, i ricercatori hanno posto la trama metallica sopra un becher (un contenitore di vetro usato nei laboratori), versandoci poi sopra un'emulsione di acqua e olio. Come sperato, l'acqua ha attraversato la barriera, mentre le molecole oleose, una volta bloccate, si sono aggregate fra loro, formando un concentrato liquido che è stato successivamente travasato in un secondo contenitore.

 

Bharat Bhushan (al centro), Dave Maharaj (sinistra) e Philip Brown dimostrano la loro nuova tecnologia per separare l'acqua dall'olio. | Ohio State University

 

Vantaggi. Uno degli aspetti più promettenti di questa tecnologia riguarda l'utilizzo di materiali non tossici, largamente disponibili e complessivamente a buon mercato. Secondo i ricercatori, i costi di produzione si aggirano intorno al dollaro per piede quadro, che tradotto in termini comprensibili significa poco meno di 10 euro per metro quadrato.

 

Scenari futuri. Bhushan e colleghi stanno ora cercando di aumentare il grado di trasparenza del rivestimento, che al momento è del 70%. L'obiettivo è di arrivare al 90%, un risultato che spianerebbe la strada ad ulteriori applicazioni commercialmente appetibili, come la realizzazione di vetri per finestre anti-macchia.

 

Parallelamente si sta studiando la possibilità di sostituire le nanoparticelle di silicio con dei nanotubi di solfuro di molibdeno, mille volte più piccoli di un capello umano. Questo composto chimico, utilizzato di solito come lubrificante solido, sarebbe in grado di legare saldamente l'olio, permettendo di progettare delle reti cattura-petrolio ancora più efficaci.

 

18 Aprile 2015 | Davide Decaroli