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Jun 06, 2023

Synthèse facile d'éponges flexibles en polypropylène macroporeux pour la séparation de l'huile et de l'eau

Scientific Reports volume 6, Numéro d'article : 21265 (2016) Citer cet article 6742 Accès à 56 citations Détails des métriques Les catastrophes liées aux marées noires se produisent toujours accidentellement, accompagnées de la libération de

Scientific Reports volume 6, Numéro d'article : 21265 (2016) Citer cet article

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56 citations

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Les catastrophes liées aux marées noires se produisent toujours accidentellement, accompagnées du rejet d’une grande quantité de pétrole brut qui pourrait se propager rapidement sur une vaste zone, créant d’énormes dommages au fragile système écologique marin. Par conséquent, la synthèse facile à grande échelle d’absorbants hydrophobes tridimensionnels (3D) poreux à partir de matières premières à faible coût fait l’objet d’une demande urgente. Dans cette étude, nous rapportons la synthèse facile et sans gabarit d’une éponge en polypropylène (PP) en utilisant une technique de séparation de phases induite thermiquement (TIPS). L'éponge obtenue présente une structure macroporeuse, d'excellentes propriétés mécaniques, une hydrophobie et une superoléophile élevées. L'huile peut être séparée d'un mélange huile/eau en immergeant simplement l'éponge dans le mélange et en pressant ensuite l'éponge. Toutes ces caractéristiques font de cette éponge l’absorbant d’huile le plus prometteur qui remplacera les tissus PP non tissés commerciaux.

Les accidents fréquents liés aux marées noires constituent des problèmes écologiques, environnementaux et économiques mondiaux qui menacent l'être humain. En 2010, la marée noire dans le golfe du Mexique a libéré une quantité record de pétrole brut et causé d’importants dégâts à l’écosystème naturel de l’océan ou des eaux côtières. Avec l’épuisement du pétrole brut terrestre, l’exploration et la production de pétrole brut offshore deviendront importantes à l’avenir, augmentant ainsi le risque d’accidents liés aux marées noires.

Le brûlage in situ1,2,3, la bioremédiation4,5,6, les dispersants7,8, le dragage, l'écrémage9 et la solidification sont les techniques couramment utilisées pour le nettoyage des déversements d'hydrocarbures. Cependant, ces méthodes ont toujours des effets néfastes sur l’environnement et sont souvent peu efficaces. Les matériaux poreux hydrophobes tridimensionnels (3D) avec des surfaces spécifiques élevées ont une forte capacité à absorber l'huile ou le liquide organique de la phase aqueuse, ce qui constitue une approche facile pour le traitement des déversements d'hydrocarbures10,11,12,13,14. Récemment, de nombreuses études se sont concentrées sur la conception des absorbants, par exemple une éponge de mélamine superhydrophobe15, un gel macroporeux de type guimauve16, un aérogel de nanofibres de carbone17,18,19,20, une éponge de nanotubes de carbone21 et du graphène spongieux22,23. Tous ces matériaux présentaient une hydrophobie et une compressibilité élevées, permettant l’absorption efficace du pétrole et sa récupération en pressant manuellement les absorbants. Néanmoins, ces méthodes prennent du temps pour leur préparation et, plus important encore, nécessitent des produits chimiques très coûteux, limitant ainsi leurs applications commerciales. Les déversements de pétrole se produisent toujours accidentellement et le pétrole déversé peut se propager sur une vaste zone en peu de temps. Il est donc difficile, mais également indispensable, de développer une méthode efficace, évolutive et économique pour produire des absorbants de pétrole à partir de matières premières à faible coût.

Le polypropylène (PP) est un polymère hydrophobe-oléophile disponible dans le commerce avec des groupes méthyle positionnés sur le squelette des chaînes polymères. Le PP est chimiquement résistant aux solvants organiques, aux bases et aux acides, ce qui lui permet d'être utilisé comme absorbant d'huile sans autres modifications ni réticulations. Le PP est raisonnablement économique, ce qui en fait le matériau idéal pour le nettoyage des déversements d’hydrocarbures. Bien que les tissus PP non tissés produits par la technique d'électrofilage ou par la méthode de fusion-soufflage aient été largement utilisés dans le nettoyage des déversements d'hydrocarbures24,25,26, ils ne présentent pas de propriétés compressibles, ce qui empêche leur utilisation pour la récupération du pétrole absorbé par compression mécanique. procédure. De plus, les tissus PP non tissés sont confrontés à des problèmes tels qu'un coût élevé de l'appareil et une longue durée de production.

Pour résoudre les problèmes ci-dessus, un PP spongieux combinant la propriété compressible de l’éponge et les propriétés de faible coût, d’hydrophobie et de résistance chimique du PP devrait être un sorbant parfait pour le nettoyage des déversements d’hydrocarbures. Forts de cette inspiration, nous présentons ici la fabrication d’une éponge PP en utilisant la technique de séparation de phases induite thermiquement (TIPS)27,28,29,30,31,32. La présente éponge PP présente de nombreux avantages par rapport à d'autres matériaux poreux 3D hydrophobes : 1) Tous les produits chimiques sont disponibles dans le commerce et économiques, ce qui permet de synthétiser l'éponge même à une échelle commerciale ; et 2) aucun dispositif coûteux n'est nécessaire pour la fabrication de l'éponge, ce qui suggère que la méthode est très adaptée à la production industrielle.