Sug upp oljespill — med bomull

Slutligen kan bomull suga upp olja genom att låta den rinna in i kanalliknande utrymmen som bildas mellan dess fibrer. Denna sista process är känd som kapillärverkan. Det är den process genom vilken blod rinner in i ett smalt rör när en sjuksköterska sticker ditt finger för ett prov. De små utrymmena mellan bomullsfibrer kan fungera som de där blodrören. Men i naturlig bomull kan oljan inte komma långt eftersom fibrerna är trassliga.

För att reda ut dem kardar forskarna – eller kammar – bomullen. En kardmaskin har en cylinder med rader och rader av små spetsar. Maskinen drar fibrerna rakt så att alla går åt samma håll. “Det är precis som att du kammar håret”, förklarar Vinitkumar Singh. Som doktorand vid Texas Tech arbetade han också med detta projekt. Forskarna staplade upp lager efter lager av kardad bomull. “Allt går åt samma håll,” förklarar Ramkumar. Tillsammans utgör dessa lager en vadd. Det liknar vadden som används för att fylla insidan av ett täcke. Men istället för att sys eller pressas hårt ner måste vadden för att rensa upp oljan sitta lös.

Friktion mellan lagren gör att de klamrar sig löst ihop. “Det är inte ett särskilt starkt band,” säger Singh. Den lösheten skapar massor av kanaler där olja kan rinna och samlas.

När de kombineras låter de tre soppingprocesserna bomull suga upp olja ganska bra. Och lågkvalitetsbomull som inte är mogen fungerar cirka 7 procent bättre än mogen bomull av hög kvalitet. Anledningen: Omogen bomull har mer vax. Därmed stöter den bort vatten bättre. Dessa unga fibrer är också finare. Det ger dem en relativt större yta för adsorption och för att bilda kanaler för kapillärverkan.

I labbtester absorberade den lågvärdiga bomullsvadden 50 gånger sin vikt i olja. Det är bättre än vad många plastmaterial gör. Och till skillnad från plast, sönderfaller bomull naturligt när den inte kan användas längre. Ramkumar och hans kollegor vid Texas Tech and Cotton Incorporated i Cary, NC, rapporterade sina resultat i Industrial & Engineering Chemistry Research.

Texas tekniska forskare tar vadd gjord av rå bomull (överst) och lägger den ovanpå utspilld olja flytande på vattnet . När de tar bort den igen (botten) har oljan lämnat vattnet och håller sig nu fast vid vadden.Texas Tech University

Andra fördelar — och frågor

“Bomull är också lätt att ta bort när det väl har gjort sitt jobb,” sa Ramkumar till Science News for Students. Oljeindränkt vadd kommer att flyta på vattnet. Det beror på att den har en lägre specifik densitet än vatten. Med mindre massa än samma volym vatten hjälper denna olja till att hålla bomullsvadden flytande.

Att använda lågkvalitativ bomull för oljesanering kan också ge bönderna mer pengar när grödor inte mognar på grund av torka eller andra problem. Ungefär en femtedel av den bomull som odlas i Texas, till exempel, faller i lågkvalitetskategorin, säger Ramkumar. Det säljs vanligtvis för mindre pengar eftersom omogen bomull har mindre cellulosa. Tygfabriker som tillverkar kläder vill inte ha det eftersom den här typen av bomull inte hanterar färgämnen bra. Men vad som gör en dålig bomull för kläder kan visa sig vara en överlägsen typ för oljesanering.

Den nya strukturen på vadden kan hjälpa den att suga upp olja bättre, säger Paul Sawhney. Han är textilforskare vid US Agricultural Research Service i New Orleans, La.

Men som ett saneringsverktyg är det också viktigt hur vadden håller i sig, konstaterar Sawhney. “När oljan väl är där, pratar du om 50 gånger mer vikt”, påpekar han. Vadden måste hålla den vätskan i. Och vadden ska förbli intakt när den flyttas och så småningom lyfts upp för borttagning.

Fälttester kan utforska olika sätt att säkerställa det. Lätt nålstansning eller sy ihop vaddens lager kan hjälpa, säger Sawhney. Att omsluta vadden i en expanderbar väv är en annan idé.

Men det är så vetenskap fungerar. Varje förskott föreslår fler frågor att utforska.

Tyvärr händer spill. Faktum är att hundratals liter motorolja och hydraulvätska rann ut i Grand River i Michigan tidigare i år. En fartygskollision spillde olja i Mississippifloden förra månaden. Och cirka 9 000 liter diesel rann ut i Ohiofloden från ett kraftverk nära Cincinnati. Olyckor kan begränsas — men aldrig helt förhindras. Det är därför det är viktigt att ha rengöringsverktyg till hands – särskilt enkla, billiga och högpresterande alternativ, som råbomullsvadd kan erbjuda.

Kraftord

absorption Processen genom vilken en vätska penetrerar ett annat material, såsom kristaller eller fibrer. Vätskor och näringsämnen kommer in i växternas rötter genom absorption.

adsorption Processen genom vilken ett ämne fastnar på eller fäster vid den yttre ytan av ett annat material. Solskyddsmedel stannar på huden på grund av adsorption.

vadd Inom textilvetenskapen ett högt material, vanligtvis nonwoven, såsom fyllningen mellan quiltlager. I baseboll, handlingen att svinga en maskinbearbetad pinne med hopp om att slå en boll.

kapillärverkan

Den kraft som styr en vätskas rörelse längs ytan av ett fast ämne. Eftersom vätskans molekyler attraheras till ytan och till varandra kan de dra varandra. Kapillärverkan förklarar hur svampar suger upp vätskor.

cellulosa En typ av fiber som finns i växtcellväggar. Det bildas av kedjor av glukosmolekyler.

kemi Det vetenskapsområde som handlar om ämnens sammansättning, struktur och egenskaper och hur de interagerar med varandra. Kemister använder denna kunskap för att studera obekanta ämnen, för att reproducera stora mängder användbara ämnen eller för att designa och skapa nya och användbara ämnen.

råolja Petroleum i den form att det kommer upp ur marken.

ekosystem En grupp av interagerande levande organismer – inklusive mikroorganismer, växter och djur – och deras fysiska miljö inom ett visst klimat. Exempel inkluderar tropiska rev, regnskogar, alpina ängar och polar tundra.

teknik Forskningsområdet som använder matematik och naturvetenskap för att lösa praktiska problem.

friktion Motståndet som en yta eller föremål möter när den rör sig över eller genom en annan.

materialvetenskap Studiet av hur ett materials atomära och molekylära struktur är relaterad till dess övergripande egenskaper. Materialforskare

kan designa nya material eller analysera befintliga. Deras analyser av ett material övergripande egenskaper (såsom densitet, hållfasthet och smältpunkt) kan hjälpa ingenjörer och andra forskare att välja material som bäst lämpar sig för en ny applikation.

nålstansning Perforera lager av fibrer för att hålla ihop dem eller göra en design.

plast Något av en serie material som är lätt deformerbara; eller syntetiska material som har gjorts av polymerer (långa strängar av någon byggstensmolekyl) som tenderar att vara lätta, billiga och resistenta mot nedbrytning.

specifik densitet

Ett mått på massa per volymenhet. Den specifika densiteten för vatten är vanligtvis 1 gram per kubikcentimeter.

textil Tyg eller tyg, som kan vara vävt eller nonwoven.