“  石油汙染是生態環境的一大浩劫,也許你覺得貨船漏油的汙染離你幾千萬公哩遠,但洋流
循環不息,大魚吃小魚的生態鏈,污染終究可能回到人類身上。美國麻省理工學院工程師運用奈米粒子,將原油轉變為鐵磁流體,從漏油中淬取淨水並回收石油。將石油轉換成鐵磁流體後清理速度將不再緩如牛步。 ”



艾克森石油公司的瓦迪茲號沉沒至今已經超過20年了,美國阿拉斯加威廉王子海峽沿岸的海獺還是得挖開一層厚厚的原油,才能捕食到蚌類。將近25年前,巴拿馬米納港附近一個儲油槽破裂,污染了紅樹林沼澤和珊瑚礁,直到現在,那邊的水裡還有油漬。運油船弗羅里達號觸礁是40多年前的事,美國麻州鱈魚角附近濕地底部的爛泥還散發著氣味,整個地方聞起來就像加油站。

現在,美國的墨西哥灣沿岸也面臨類似的威脅,因為英國石油公司的油井破裂,已經漏出了數千萬公升的輕甜原油。這個名叫「深水地平線」的鑽油井位在海面下1500公尺,距離美國路易斯安那州海岸大概65公里,它在4月20日發生爆炸事故,最初幾星期,每天漏出的原油估計在70萬到數百萬公升之間,而阻斷原油流出的方法不是進度緩慢,就是失敗。如果蘊藏的原油全部流出,很可能會超過瓦迪茲號事件的數倍,並在未來許多年持續危害野生動物和當地環境。





美國麻省理工學院工程師運用奈米粒子,將原油轉變為鐵磁流體,從漏油中淬取淨水並回收石油。

鐵磁流體(ferrofluid, ferrum 拉丁語 「鐵」 與 fluid 「流體」 兩詞的混成詞)是一種在磁場存在時強烈極化的液體。鐵磁流體由懸浮於載流體當中奈米數量級的鐵磁微粒組成;其載流體通常為有機溶液或水。儘管被稱為鐵磁流體,但它們本身並不表現鐵磁性。這是因為在外部磁場不存在的情況下,鐵磁流體無法保持磁性。



漏油事件若發生,會先收集表面油污,以離心系統分離油水,2010年美國墨西哥灣BP意外事件後,Ocean Therapy Solutions公司即採用這套方式,該公司聲稱每年最高可清理79萬公升的污水,而在麻省理工學院建議的技術中,則將油污改變為鐵磁流體後,清理速度會更快、更有效率。

工程團隊測試理論時,在油污水樣本內添加磁鐵奈米粒子,再使用多支圓柱型磁鐵,吸引已具備磁性的油污,這項方式與其他分離油水的實驗不同,將部分磁鐵垂直浸入油污內,以往實驗內,磁鐵都懸空在水面上,浸入水中後,油污會集中在露出水面的磁鐵上,因為磁鐵通常在邊緣的磁性最強,既然油污無法觸及水中的磁鐵柱底部,自然會朝水面集中。在以上影片內,磁鐵沉入水中後,油污流體突然開始向磁鐵聚集。

這種油水分離方式過去是將污水送入溝渠,藉由外部磁鐵吸引鐵磁流體與水分離,Zahn表示,這項途徑並非完全可靠,因為必須掌握鐵磁流體正確密度,但若發生漏油事件,預估與測量便非常困難。與其運用可能遭微量油水滲透的溝渠,麻省理工學院研究團隊使用磁鐵圓柱,再以海爾貝克陣列(註1)移除收集到的油污,在這種排列方式中,一側幾乎毫無磁性,另一側磁性幾乎為兩倍。




註1:
Halbach ArrayHalbach磁體結構是工程上理想結構的近似,目標是用最少量的磁體産生最強的磁場。利用特殊的磁體單元的排列,增強單位方向上的場強。






研究團隊是在小型容器內測試推論,也希望石油公司能夠仿效,刮除表面油污後,在現場船隻上處理其他油水分離程序,再將油污至煉油廠再利用。學界也希望改用較為節約的策略與流程,超越離心處理的效能。為求謹慎,研究團隊也在分析,水分子是否可能困在鐵磁流體內,不過初步實驗結果看來頗為樂觀。




而鐵流磁體除了學術科技上的發展,在藝術界的應用也令人嘆為觀止,攝影師FABIAN OEFNER用水彩顏料一次次注入進鐵磁流體裡,因磁力互相牽制而漸漸產生色彩區隔或融合的情況。以下是他精彩的攝影作品:






| 參考資料: 科學人 / WIRED / Fabian Oefner |

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