רופא יצר ספוג ליפה לספיגת שמן ומיקרופלסטיק

ספוג ליפה שנוצר על ידי צוות המחקר של ד"ר טראן טי וייט הא (בן 32) מסוגל להפריד נפט ומיקרופלסטיק ממים, ובכך לסייע בפתרון בעיות זיהום סביבתי.

בשנת 2021, ד"ר טראן טי וייט הא, מרצה בפקולטה לטכנולוגיה מתקדמת והנדסה, אוניברסיטת וייטנאם-יפן (האוניברסיטה הלאומית של וייטנאם, האנוי) וחבריה לצוות, הגו את הרעיון לייצר חומרים סופר הידרופוביים מסיבי לופה כדי להסיר חלקיקי שמן וחלקיקי מיקרופלסטיק במים. לאחר יותר משנה של מחקר, הצוות יצר מוצר קצף סופר הידרופובי המורכב משני רכיבים עיקריים: שכבת הבסיס ושכבת הציפוי.

שכבת הבסיס עשויה מליפות טבעיות וישנות בשל קבוצות ההידרוקסיל ההידרופיליות שלהן, המעניקות להן ספיגה טבעית. לאחר הניקוי, פני השטח של הליפות נטבלים ומרוססים בשכבת שעווה ליצירת חספוס לסיבים, תוך שינוי התכונות מהידרופיליות להידרופוביות.

הציפוי עשוי משעוות דבורים, שעוות דקלים, שעוות שעועית... שהן טבעיות לחלוטין וידידותיות לסביבה.

הספוג המצופה שעווה דוחה מים אך סופג שמן לחלוטין. הוא גם סופג בקלות חלקיקי מיקרופלסטיק בגודל של כ-5 מיקרומטר, הודות לפעולה נימית הודות למבנים התלת-ממדיים ולאינטראקציה אלקטרוסטטית בין פני החומר לחלקיקי הפלסטיק.

סיב ליפה לאחר ציפוי בשעווה עמיד למים לחלוטין. צילום: צוות מחקר

תוצאות הבדיקה מראות כי התכונות ההידרופוביות של ליפה טובות עם זווית מגע עם מים של מעל 150 מעלות. זהו הבסיס להפרדת שמן ולכידת חלקיקי מיקרופלסטיק בתערובת המים.

על פי צוות המחקר, משטח נחשב הידרופובי או הידרופילי בהתבסס על זווית המגע בין טיפת המים למשטח המוצק. כאשר זווית המגע גדולה מ-150 מעלות, המשטח הופך לסופר-הידרופובי. לכן, ספוג הלופה הוכיח בהצלחה סופר-הידרופוביות.

ספוגי הלופה הצליחו לספוג שמן ביחס של כ-72-88 גרם/גרם, עם יעילות הפרדה של מעל 99% עבור תערובות שמן/מים. בנוסף, החומר הפגין יכולת ספיגה גבוהה של מיקרופלסטיק, עם תוצאה של 381 מ"ג של מיקרופלסטיק פוליסטירן ב-569 גרם מים, שווה ערך ליעילות של 99%.

ד"ר הא ועמיתיה ערכו מחקר דומה על קצף תעשייתי כגון קצף פוליאוריטן, קצף מלמין וחומרי ציפוי כימיים בשיטות מורכבות, המתאימות רק לקנה מידה מעבדתי. בינתיים, חומר סיבי לופה ושיטת ציפוי שעווה טבעית נבדקות כדי שניתן יהיה ליישם אותן בקנה מידה גדול יותר במציאות. "התהליך פשוט עם ציוד קל למציאה ואינו דורש טכנולוגיה מתקדמת, במיוחד זמן הייצור קצר תוך שעה", אמרה הרופאה.

ספוג ליפה יכול להפריד שמן ממים. צילום: צוות מחקר

דו"ח של הבנק העולמי מיולי 2022 העריך כי ישנם כ-3.1 מיליון טון של פסולת פלסטיק ביבשה בווייטנאם מדי שנה. בנוסף למיקרופלסטיק, נפט יכול להיכנס למקורות מים באמצעות פליטה ישירה או עקיפה ולהתפשט לסביבה בדרכים שונות, מה שמוביל לבעיות בריאותיות רבות עבור בני אדם ובעלי חיים.

שיטות רבות יושמו כדי לפתור בעיה זו, כולל שריפה, טיפול כימי, טיפול ביולוגי... אך הן עלולות לגרום לזיהום משני. לדוגמה, שריפה יכולה לסייע בהסרת נפט ממים אך גם לגרום לזיהום אוויר על ידי יצירת כמויות גדולות של CO2 ו-SO2 לאחר התהליך.

ד"ר הא אמר כי ניתן להשתמש בספוג הסיבים של הקבוצה לטיפול בזיהום סביבתי ולהתגברות על הבעיות הנ"ל. המחקר פורסם בכתב העת Environmental Technology & Innovation ביוני 2023.

פרופסור חבר ד"ר נגוין מין פואנג, מהפקולטה לכימיה, אוניברסיטת מדעי הטבע (האוניברסיטה הלאומית של וייטנאם, האנוי), העריך כי נפט ומיקרופלסטיק הם שני מזהמים סביבתיים המדאיגים מאוד לא רק בווייטנאם אלא גם ברחבי העולם. זיהום נפט במים עיליים הוא נושא בוער, והחומרים להסרתו צריכים להיות קלים מאוד ויכולים לצוף על פני המים. בינתיים, מיקרופלסטיק רעיל יותר מפלסטיק גדול וניתן לצפות בו בעין בלתי מזוינת. שני הנושאים שאליהם מכוון צוות המחקר של ד"ר הא הם גם אקטואליים וגם בעלי משמעות מעשית.

לדברי פרופסור חבר פואנג, המחקר הקשור לטיפול בנפט ובמיקרופלסטיק בסביבה המימית עדיין צנוע למדי, הן בארץ והן בעולם. נכון לעכשיו, אף קבוצת מחקר לא פיתחה חומרים לטיפול בו זמנית גם בנפט וגם במיקרופלסטיק בסביבה המימית.

היא אמרה שהשימוש בלופה לטיפול בזיהום סביבתי הוא רעיון חדש וייחודי מכיוון שמדובר בחומר ממקור טבעי, ידידותי לסביבה ומתכלה ביולוגית. לופה שימשה במחקרים מסוימים על חומרים לטיפול במזהמים אנאורגניים כמו מתכות כבדות במים מכיוון שיש לה מאפיינים יוצאי דופן כמו שטח פנים גדול, גודל נקבוביות גדול והיא קלה מאוד, קלה לצוף על פני המים.

חומרים סופר-הידרופוביים מושכים גם את תשומת ליבם של מדענים ברחבי העולם בשל יכולתם לספוג נפט באופן סלקטיבי. בדרך כלל, נעשה שימוש בשיטות כימיות כדי להפוך חומרים נקבוביים למשטחים הידרופוביים.

לדברי פרופסור חבר פואנג, שימוש בשעוות ממקור טבעי כמו קבוצת המחקר כדי לשנות את פני השטח של חומרים הוא רעיון מעניין וישים ביותר.

ביץ' תאו

קישור למקור