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Jun 06, 2023

Síntese fácil de esponjas macroporosas flexíveis de polipropileno para separação de óleo e água

Scientific Reports volume 6, Artigo número: 21265 (2016) Citar este artigo 6742 Acessos 56 Citações Detalhes das métricas Desastres de derramamento de óleo sempre ocorrem acidentalmente, acompanhados pela liberação de

Scientific Reports volume 6, Artigo número: 21265 (2016) Citar este artigo

6742 Acessos

56 citações

Detalhes das métricas

Os desastres causados ​​por derrames de petróleo ocorrem sempre acidentalmente, acompanhados pela libertação de uma grande quantidade de petróleo bruto que pode espalhar-se rapidamente por uma vasta área, criando enormes danos ao frágil sistema ecológico marinho. Portanto, a síntese fácil em larga escala de sorventes porosos tridimensionais (3-D) hidrofóbicos a partir de matérias-primas de baixo custo está em demanda urgente. Neste estudo, relatamos a síntese fácil e livre de modelo de esponja de polipropileno (PP) usando uma técnica de separação de fases induzida termicamente (TIPS). A esponja obtida apresentou estrutura macroporosa, excelentes propriedades mecânicas, alta hidrofobicidade e superoleofilicidade. O óleo pode ser separado de uma mistura óleo/água simplesmente mergulhando a esponja na mistura e subsequentemente espremendo a esponja. Todas essas características tornam esta esponja o sorvente de óleo mais promissor que substituirá os tecidos não tecidos comerciais de PP.

Os frequentes acidentes com derramamentos de óleo têm sido problemas ecológicos, ambientais e econômicos em todo o mundo que ameaçam o ser humano. Em 2010, o derrame de petróleo no Golfo do México libertou uma quantidade recorde de petróleo bruto e causou grandes danos ao ecossistema natural do oceano ou das águas costeiras. Com o esgotamento do petróleo bruto onshore, a exploração e produção de petróleo bruto offshore tornar-se-á proeminente no futuro, aumentando o risco de acidentes com derrames de petróleo.

Queima in situ1,2,3, biorremediação4,5,6, dispersantes7,8, dragagem, escumação9 e solidificação são as técnicas comumente utilizadas para a limpeza de derramamentos de óleo. No entanto, esses métodos sempre causam efeitos adversos ao meio ambiente, embora muitas vezes tenham baixa eficiência. Materiais porosos tridimensionais hidrofóbicos (3-D) com áreas superficiais específicas elevadas têm forte capacidade de absorver óleo ou líquido orgânico da fase aquosa, o que é uma abordagem fácil para o tratamento de derramamentos de óleo10,11,12,13,14. Recentemente, numerosos estudos concentraram-se no design de sorventes, por exemplo, esponja de melamina superhidrofóbica15, gel macroporoso semelhante a marshmallow16, aerogel de nanofibra de carbono17,18,19,20, esponja de nanotubos de carbono21 e grafeno esponjoso22,23. Todos esses materiais apresentaram alta hidrofobicidade e compressibilidade, possibilitando a eficiente absorção do óleo e sua recuperação por compressão manual dos sorventes. No entanto, estes métodos são demorados para a sua preparação e, mais importante ainda, necessitam de produtos químicos muito caros, limitando assim as suas aplicações comerciais. O derramamento de óleo sempre ocorre acidentalmente e o óleo derramado pode se espalhar por uma ampla área em pouco tempo. Portanto, é desafiador, mas também indispensável, desenvolver um método eficiente, econômico e de grande escala para produzir sorventes de óleo a partir de matérias-primas de baixo custo.

O polipropileno (PP) é um polímero hidrofóbico-oleofílico comercialmente disponível com grupos metil posicionados na espinha dorsal das cadeias poliméricas. O PP é quimicamente resistente a solventes orgânicos, bases e ácidos, o que permite sua utilização como sorvente de óleo sem maiores modificações e reticulações. O PP é razoavelmente econômico, o que o torna o material ideal para limpeza de derramamentos de óleo. Embora os tecidos não tecidos de PP produzidos pela técnica de eletrofiação ou pelo método melt-blown tenham sido amplamente utilizados na limpeza de derramamentos de óleo24,25,26, eles não apresentam propriedade compressível, o que impede sua utilização para a recuperação do óleo absorvido por meio de compressão mecânica procedimento. Além disso, os tecidos não tecidos de PP enfrentam problemas como alto custo do dispositivo e longo tempo de produção.

Para resolver os problemas acima, um PP esponjoso combinando a propriedade compressível da esponja e as propriedades de baixo custo, hidrofobicidade e resistência química do PP deve ser um sorvente perfeito para limpeza de derramamentos de óleo. Com essa inspiração, apresentamos aqui a fabricação de uma esponja de PP utilizando a técnica de separação de fases induzida termicamente (TIPS)27,28,29,30,31,32. A presente esponja PP tem muitas vantagens sobre outros materiais porosos 3-D hidrofóbicos: 1) Todos os produtos químicos estão comercialmente disponíveis e são econômicos, tornando possível sintetizar a esponja mesmo em escala comercial; e 2) Não são necessários dispositivos caros para a fabricação de esponjas, sugerindo que o método é muito adequado para produção industrial.