Krewetki kontra ropa

Kiedy 24 marca 1989 r. tankowiec „Exxon Valdez” zderzył się u wybrzeży Alaski ze skałą, plama ropy z gigantycznego wycieku pokryła 1,3 tys. km kw. wody, zaś czarna maź skaziła wybrzeże na długości prawie 4 tys. km. Nikt nie zdołał policzyć zwierząt, które zginęły wskutek wycieku. Nigdy też nie udało się w pełni zlikwidować ekologicznych skutków tej tragedii.

Okazuje się jednak, że tak spektakularne katastrofy odpowiadają ledwie za 12 proc. globalnych zanieczyszczeń wód i na niechlubnej liście trucicieli zajmują dopiero czwarte miejsce. Na pierwszym znalazły się zanieczyszczenia wynikające z ludzkiej działalności, głównie ścieki przemysłowe i wody burzowe z obszarów miejskich (37 proc.), a tuż za nimi mikrowycieki pochodzące z normalnej eksploatacji statków (33 proc.). – Drobne wycieki paliwa z silników statków to nic nadzwyczajnego, pojawiają się podczas ich pracy – mówi dr hab. inż. Joanna Brzeska, prof. Uniwersytetu Morskiego w Gdyni. – Są tak niewielkie, że niemal niewidoczne, lecz jeśli weźmiemy pod uwagę, że każdej doby po morzach pływa ponad 370 tys. statków, a do tego dodamy jednostki stojące w portach i wycieki powstające podczas ich konserwacji i napraw, udział mikrowycieków w globalnym zanieczyszczeniu wód przestaje dziwić.

Przy mikrowyciekach potężne pompy na nic się nie zdadzą. Co można zrobić? W takich sytuacjach sprawdzają się pianki poliuretanowe o właściwościach sorpcyjnych, które zatrzymują zanieczyszczenia olejowe i ropopochodne. Pianki, w postaci połączonych ze sobą płyt lub bloczków, można umieścić w wodzie w portach, stoczniach lub w dowolnym miejscu, gdzie pojawią się mikrowycieki, również na jeziorach i rzekach. Problem z poliuretanami jest taki, że trudno je zutylizować bez zanieczyszczania środowiska. Chyba że są modyfikowane nanochitozanem. – Ta modyfikacja wpływa na budowę chemiczną, morfologię, właściwości termiczne i mechaniczne, sorpcję wody, a przede wszystkim na degradowalność poliuretanów – tłumaczy prof. Brzeska. To właśnie zespół pracujący pod jej kierownictwem wpadł na pomysł tej modyfikacji i opracował metodę jego wytwarzania tak zmodyfikowanego poliuretanu.

Pianki zatrzymują zanieczyszczenia olejowe dzięki porowatej powierzchni i hydrofobowemu charakterowi poliuretanu. Wielkość porów pianek modyfikowanych jest bardziej równomierna niż pianek niemodyfikowanych, w dodatku ich powierzchnia jest pokryta mikroporami, co zwiększa płaszczyznę oddziaływania z zanieczyszczeniami. Wszystko to sprawia, że są bardziej skuteczne niż zwykłe pianki.

Kluczowym aspektem rozwiązania jest technologia ich wytwarzania, a dokładnie ich skład. Nanochitozan wykorzystywany przez naukowców z Gdyni jest pozyskiwany z krewetek północnych, a dokładniej, jak mówi prof. Brzeska, z wyodrębnionych skorupek karapaksu z głowotułowia i segmentów brzusznych z odwłoka będących odpadem pochodzącym z zakładu zajmującego się przetwórstwem krewetek. Do tej pory przerabiano je na paszę dla zwierząt, teraz przysłużą się naturze. – Piankę wykorzystywaną do oczyszczania wód można regenerować, czyli oczyszczać z pochłoniętej ropy, i ponownie jej używać – tłumaczy prof. Brzeska. – Jednak po kilku takich cyklach i po określonym czasie użytkowania pianka poliuretanowa traci swoje właściwości mechaniczne i sorpcyjne. Należy ją wówczas wymienić i zutylizować. Dzięki modyfikacji nanochitozanem, substancją pochodzenia naturalnego, a także zastosowaniu w syntezie poliuretanu syntetycznych substratów podatnych na hydrolizę, mikroorganizmy są w stanie piankę rozłożyć do prostych związków. Proces degradacji jest powolny, aby można było jak najdłużej stosować piankę do sorpcji zanieczyszczeń, jednak zachodzi znacznie szybciej niż w przypadku pianek tradycyjnych. Dzięki temu pianka nie zalega przez setki lat na wysypiskach i nie zanieczyszcza środowiska.

Nie bez znaczenia dla środowiska jest też to, że do produkcji pianek został użyty alifatyczny diizocyjanian zamiast zwykle stosowanych w syntezie pianek poliuretanowych izocyjanianów aromatycznych. Te drugie związki chemiczne są uznawane za toksyczne, ponieważ podczas ich degradacji w środowisku istnieje ryzyko powstania rakotwórczej diaminy aromatycznej. Alifatyczny diizocyjanian nie stwarza takiego zagrożenia. Profesor Brzeska dodaje, że otrzymane przez jej zespół pianki poliuretanowe wpisują się w ideę rozwiązań proekologicznych, a cały proces nazywa zieloną chemią. ©Ⓟ

Strona internetowa konkursu: eureka.dziennik.pl