Entdeckung: Kork sehr effektiv gegen Ölpest

Ölverschmutzungen sind verheerende Katastrophen für marine Ökosysteme, die langfristige Auswirkungen auf die aquatische und marine Tierwelt sowie auf Küstenökosysteme wie Wälder und Korallenriffe haben. Um dies zu bekämpfen, werden häufig chemische Dispersionsmittel verwendet, um das Öl abzubauen, aber diese Methode erhöht oft seine Toxizität.


In einer Studie, die in Applied Physics Letters von AIP Publishing veröffentlicht wurde, haben Forscher der South-Central University, der Huazhong University of Science and Technology und der Ben-Gurion-Universität des Negev Laserbehandlungen verwendet, um gewöhnlichen Kork in ein mächtiges Werkzeug zur Behandlung von Ölverschmutzungen zu verwandeln.

Ihr Hauptziel war die Entwicklung einer effektiven und umweltfreundlichen Ölreinigungslösung, wobei Materialien mit geringen Umweltauswirkungen bevorzugt wurden. Ihre Entscheidung für Kork resultierte jedoch aus einer zufälligen Entdeckung. "Bei einem anderen Laserexperiment entdeckten wir zufällig, dass sich die Benetzbarkeit des mit Laser behandelten Korks signifikant änderte, er superhydrophobe (wasserabweisende) und superoleophile (ölziehende) Eigenschaften annahm", erklärte der Autor Yuchun He. "Nachdem wir die Behandlungsparameter richtig eingestellt hatten, wurde die Oberfläche des Korks sehr dunkel, was uns darauf brachte, dass er ein ausgezeichnetes Material für die photothermische Konversion sein könnte."

"Durch die Kombination dieser Ergebnisse mit den ökologischen Vorteilen und der Recycelbarkeit von Kork beschlossen wir, ihn zur Reinigung von Ölverschmutzungen im Meer einzusetzen," fügte der Autor Kai Yin hinzu. "Soweit wir wissen, hat niemand sonst bisher versucht, Kork zur Reinigung von Ölverschmutzungen im Meer zu verwenden."


Kork stammt von der Rinde der Korkeichen, Bäume, die mehrere Jahrhunderte leben können. Diese Bäume können etwa alle sieben Jahre geerntet werden, was sie zu einer erneuerbaren Ressource macht. Wenn ihre Rinde entfernt wird, verstärken diese Bäume ihre biologische Aktivität zur Regeneration, wodurch sie ihre Fähigkeit zur Kohlenstoffspeicherung erhöhen und somit zur Reduktion von Kohlenstoffemissionen beitragen.

Die Forscher untersuchten verschiedene Variationen einer schnellen Laserimpulsbehandlung, um ein optimales Gleichgewicht der Eigenschaften des Korks zu erreichen und gleichzeitig die Kosten zu minimieren. Ihre Studie umfasste eine detaillierte Analyse der strukturellen Veränderungen auf nanoskopischer Ebene, die Messung des Sauerstoff- und Kohlenstoffverhältnisses im Material, die Bewertung der Änderungen der Kontaktwinkel zwischen Wasser, Öl und der Korkoberfläche sowie die Untersuchung der Absorption, Reflexion und Emission von Licht über das Spektrum, um die Haltbarkeit des Materials nach mehreren Erwärmungs- und Abkühlungszyklen zu bestimmen.

Die photothermischen Eigenschaften, die durch die Laserbehandlung erreicht werden, ermöglichen es dem Kork, sich schnell in Sonnenlicht aufzuheizen. Die tiefen Rillen erhöhen die der Sonne ausgesetzte Oberfläche, wodurch sich der Kork in nur 10 bis 15 Sekunden bei geringer Sonneneinstrahlung erwärmt. Diese Energie wird dann verwendet, um das verschüttete Öl zu erwärmen, seine Viskosität zu reduzieren und seine Entfernung zu erleichtern. In den Experimenten konnte der mit Laser behandelte Kork innerhalb von weniger als 2 Minuten schwimmendes Öl im Meer aufnehmen.

Die Laserbehandlungen verbessern nicht nur die Ölabsorption, sondern halten auch das Wasser fern. "Wenn der Kork eine schnelle Laserimpulsbehandlung durchläuft, wird seine Oberflächenmikrostruktur rauer," erklärte Yin. "Diese Mikro- bis Nanoebenenrauheit verbessert die Hydrophobizität." Infolgedessen nimmt der Kork Öl auf, ohne Wasser zu absorbieren, was die Ölextraktion aus dem Kork und potenziell dessen Wiederverwendung ermöglicht.

"Die Ölrückgewinnung ist eine komplexe und systematische Aufgabe, und es ist unser Ziel, am gesamten Lebenszyklus der Ölrückgewinnung teilzunehmen," sagte Yuchun He. "Der nächste Schritt besteht darin, elektrothermische Materialien unter Verwendung von Polyurethanschaum als Gerüst für die Öladsorption vorzubereiten, indem photothermische und elektrothermische Techniken kombiniert werden, um ein ganzjähriges Ölrückgewinnungssystem zu bilden."