في نهايات القرن التاسع عشر بدأ الإنسان في استخدام الوقود الأحفوري ومعه تغيرت كل نواحي حياتنا تقريباً على كوكب الأرض، إذ أصبح كل نظام الطاقة الموجودة لدينا منذ ذلك التاريخ إلى اليوم يدور حول الوقود الأحفوري.
التسرب النفطي
ولكن في مقابل ذلك هناك مخاطر وآثار جانبية سلبية تحيط باستخدام الوقود الأحفوري مثل مشكلة تغير المناخ وكوارث التسرب النفطي. وتُطلَق كمية تُقدَّر بمليون طن متري من النفط في محيطات العالم سنوياً. وفي اتجاه التقليل من آثار التسرب النفطي المدمّرة، توصل باحثون من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) إلى نوع بوليمر يمكن تشكيله في صورة حصيرة قوية وقابلة لإعادة الاستخدام، تُمكِّن من سرعة امتصاص النفط أو الوقود أو المذيبات العضوية المنسكبة على سطح المياه العذبة أو المالحة. ومن شأن البوليمر المسامي في حد ذاته بمساحة مسطحة كبيرة داخلياً أن يكون المادة المثلى لامتصاص التسرب النفطي.
والبوليمرات هي مواد مصنوعة من سلاسل طويلة ومتكررة من الجزيئات، يكون لها خصائص فريدة من نوعها، اعتماداً على نوع وكيفية الترابط فيما بينها.
يقول الدكتور جورجي سيكلي، أستاذ الهندسة الكيميائية المساعد في «كاوست»، الذي قاد البحث: «لا تزال التسربات النفطية تُشكِّل تهديداً عالمياً للموائل البحرية، وصحة الإنسان، وسُبُل العيش. وعلى الرغم من أن أغلب النفط المنسكب يطفو على سطح الماء، فإن نسبة صغيرة منه تنتشر على نحو طبيعي في الماء، مما يؤثر في النظام البيئي البحري، بما في ذلك الأسماك والعوالق»، مضيفاً أن تلك الكوارث البيئية نشأت عنها حاجة ماسَّة إلى اكتشاف مواد امتصاصية فائقة الأداء من أجل القيام بعملية تنظيف سريعة وعالية الكفاءة لسطح البحر.
حصائر مسامية
ولتطوير مادة امتصاصية للنفط ذات فاعلية أكبر، استغلَّ الفريق بوليمر يُسمَّى 6FDA - TrMPD، وهو بوليمر يتمتع بخاصيتين رئيستين مهمتين لامتصاص النفط المنسكب. يوضح الدكتور فوات توبوز -باحث ما بعد الدكتوراه في فريق سيكلي: «المواد التي استخدمناها مسامية بطبيعتها، على عكس أغلب المواد الأخرى التي اقترح الباحثون استخدامها في عملية تنظيف التسربات النفطية». استخدم الفريق عملية تسمى اللف المغزلي الكهربائي -تُجسِّد دوران الجسيم حول نفسه- لتحويل محلول من البوليمر إلى حصائر متينة تحتوي على شبكة واسعة من المسام مدمجة داخل البنية الليفية للبوليمر، وهو ما ينتج مساحة سطح شاسعة تبلغ 565 متراً مربعاً لكل غرام من المادة لغرض امتصاص النفط.
وثانياً، تضمَّنت البنية الجزيئية للبوليمر مجموعات ثلاثي فلورو الميثيل الكارهة للماء، وهو ما جعل الخصائص الامتصاصية للمادة تطرد الماء مع امتصاصها القوي في الوقت ذاته للسوائل غير القطبية، مثل النفط الطافي على سطح الماء.
وعند اختبار تلك المادة، استطاعت تنظيف انسكابات النفط على سطح الماء بسرعة وكفاءة. ففي غضون بضع دقائق من نشر الحصائر، تمكَّنت من امتصاص الانسكابات بقدرة تتراوح بين 25 و56 غراماً من النفط، أو المذيب غير القطبي، لكل غرام من البوليمر. يقول توبوز: «كان الأداء الامتصاصي للمادة أفضل كثيراً من أداء المواد الامتصاصية الأخرى، كما يمكن إعادة تدوير تلك المادة وإعادة استخدامها بأداء مماثل، مما يدل على إمكاناتها الكبيرة في تنظيف انسكابات نفط والمذيبات غير القطبية».
يقول سيكلي: «خطوتنا التالية ستتمثل في معالجة إضافية لتلك المواد لصنع أغشية وإسفنجات ليفية بهدف صنع مواد امتصاصية سهلة الاسترداد مع الحفاظ على أدائها العالي». ويطوِّر الفريق أيضاً في الوقت الراهن مواد امتصاصية مصنوعة من بوليمرات مأخوذة من مصادر مستدامة، ويسعى في الوقت ذاته لتوسيع نطاق الملوثات التي يمكن لتلك المواد التقاطها كي تشمل إزالة الملوثات العضوية الدقيقة والمعادن الثقيلة من الماء.
