祛除災(zāi)難：紡織品保護人類和地球

文/Glenna B.Musante譯/何帆

2010年美國深水地平線原油泄漏災(zāi)難的情景令人難忘，墨西哥灣綿延數(shù)千公里白色沙灘、碧藍的海水被地毯般厚重的黑色石油覆蓋長達幾個月，魚類、海鳥在淤泥中死去。

石油鉆機爆炸導(dǎo)致井噴，2.1億噸石油流入海灣，從佛羅里達到得克薩斯州的海岸都被石油和淤泥覆蓋，造成了數(shù)十億美元的環(huán)境和經(jīng)濟損失。

深水地平線原油泄漏事故被認(rèn)為是歷史上最嚴(yán)重的一次石油鉆井平臺事故，原油泄漏規(guī)模巨大，人們無法用現(xiàn)有的方法使臨近海岸免受污染。具有諷刺意味的是當(dāng)墨西哥灣遭受污染的同時，在距離不遠的德克薩斯州拉伯克，對于清除大面積油污材料的研究剛剛起步。

2010年，德克薩斯科技大學(xué)的非織造布及新材料實驗室開始嘗試使用一種廉價、天然、可再生材料清除大規(guī)模污染物。他們之前已經(jīng)在清除小范圍原油及化學(xué)品污染上獲得了一些成果。

大豐收

實驗室里科學(xué)家們正嘗試用一種低等級棉花祛除油污。

德克薩斯州是世界最大的棉花供應(yīng)地，每年20%的作物無法用于生產(chǎn)衣服或床單，這是由于它們表面存在一定缺陷而無法染色。這種棉花被科學(xué)定義為“低馬克隆值棉”，這意味著它比用于生產(chǎn)服裝的棉花成熟度低，纖維素含量低。

德克薩斯科技大學(xué)的非織造布及新材料實驗室Seshadri Ramkumar教授說，實驗室的首要目標(biāo)是發(fā)明一種新材料用于個人及環(huán)境保護。“這是我們的兩個工作目標(biāo)。”Ramkumar教授說。

從時間角度看，實驗室無法徹底清除2010年美國深水地平線的泄露原油。但從2010年起，隨著研究深入，Ramkumar教授說：“我們已經(jīng)建立了相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，同時發(fā)現(xiàn)生的、低馬克隆值的棉花能夠成功清除油污?！?/p>

它的工作機制非常簡單，低等級的棉花未完全成熟，比用于生產(chǎn)T恤的成熟棉花更加光滑，所以排斥水分，但吸收石油和其他化學(xué)物質(zhì)，并將其牢牢鎖在纖維和蠟質(zhì)成分中。

“我們的主要研究對象是棉花，因為它是一種天然纖維，可用作合成纖維的替代品，還具有可生物降解性?！盧amkumar教授說，他的研究生Vinitku?mar Singh針對該課題進行了基礎(chǔ)研究調(diào)查，開展了初步實驗。

使用低馬克隆值棉花的另一個好處是，它吸水可膨脹到自身重量的數(shù)倍。所以，可以擠出更多空間，使其具有更強的吸收性。這種棉花能夠吸收自身重量30倍的液體，也就是說，1磅低馬克隆值棉花可以吸收最多30磅原油。

此外，他說：“將液體擠出后，這種棉花能夠反復(fù)多次使用。”吸附完成后，這些棉花可以被輕松處理。“與合成纖維不同，隨著時間流逝，這些棉花可以被泥土中的細(xì)菌降解，再重新還原到環(huán)境中?！盧amkumar教授說。

另一種非織造布的延伸應(yīng)用

這不是德克薩斯科技大學(xué)關(guān)于清除原油和化學(xué)品的第一個發(fā)明。還有一種由可吸收并鎖住化學(xué)品、原油及煙塵的活性炭構(gòu)成的新型三層結(jié)構(gòu)非織造纖維已經(jīng)投入市場，由領(lǐng)英公司（First Line Technology）出售。這種材料的最外層由聚酯構(gòu)成，中間層為活性炭。這三層被緊緊捆綁在一起構(gòu)成一種非織造織物，可以吸收并鎖住原油、化學(xué)物質(zhì)以及煙霧。這種被稱為Fibertect的材料是一種具有惰性、柔軟、懸垂性好的非織造復(fù)合材料，可以吸收、吸附化學(xué)戰(zhàn)藥劑、有毒工業(yè)化學(xué)品和農(nóng)藥。

這項技術(shù)可以用于生產(chǎn)毛巾，也可用于生產(chǎn)危險品作業(yè)工人的工作服，避免化學(xué)、生物、油漬污染。目前主要客戶為軍事及應(yīng)急響應(yīng)單位，不過領(lǐng)英公司正在開發(fā)一些適用于去除小范圍污染事件的新產(chǎn)品。

領(lǐng)英公司總裁Amit Kapoor給出一個實例，一家老企業(yè)的一條化學(xué)生產(chǎn)線引起了嚴(yán)重的管線腐蝕。他說：“腐蝕可以引起管線泄漏，化學(xué)品滴在地板上，迫使工廠不得不停止生產(chǎn)去清理這些泄漏物。小范圍的泄漏有可能擴大成大規(guī)模污染事件，而對于工廠來說時間意味著金錢?！?/p>

領(lǐng)英公司正在開發(fā)用于清除工業(yè)泄漏的大尺寸Fibertect產(chǎn)品。對于具有潛在泄漏可能的污染源，在吸附過程中可以在Fibertect里添加一種可中和有毒化學(xué)品的涂層劑。用于吸附硫酸時效果顯著。

他們也在考慮開發(fā)盡可能大型的吸附材，用于原油泄漏清理船只船體的清潔。Kapoor說，“沒有人愿意在碼頭上清理這些船只，因為這可能造成油污在碼頭二次污染。”

個人防護

許多材料都可用于生產(chǎn)防護服，但它們重量大，透氣性差，可能使穿著者出現(xiàn)中暑癥狀。為了克服這些缺陷，WL Gore運用其獨有的膜技術(shù)開發(fā)了一款既有防護功能又有良好呼吸性能的防護材料。

這款材料被稱為“選擇性滲透織物”，可以使人體的濕氣散發(fā)出去，同時防止化學(xué)品侵入。這款面料已經(jīng)用于生產(chǎn)處理有害物及化學(xué)泄漏操作工穿著的工作服。用這種織物開發(fā)的一款產(chǎn)品被稱為Chempak，它由Blauer公司生產(chǎn)，是一種單層可響應(yīng)套裝，可以防止化學(xué)、生物、射線、核污染，有效穿著防護時間達到8小時。

“Gore公司開發(fā)高質(zhì)量生化防護織物已經(jīng)有很長時間了，”Gore公司軍用織物部發(fā)言人Jason Ro?driguez說?！斑@款產(chǎn)品能夠為在火場中工作的消防人員提供持久、大面積保護，并被美國國家防火協(xié)會1992，1994標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證為2級。它不僅重量輕、透氣性強，而且舒適性好，這些對于工作在災(zāi)難一線的人員來說是非常重要的?！边@款服裝的透氣技術(shù)能夠使穿著者免于有毒化學(xué)物侵害，同時將人體產(chǎn)生的汗液揮發(fā)到空氣中，有效降低了穿著者的悶熱、不適，有利于提高工作效率。

在未來

化學(xué)污染，石油泄漏，甚至生物戰(zhàn)劑一直存在于我們的生活中，并將在未來一直伴隨我們，與之對應(yīng)的防護用品也將不斷被開發(fā)出來。具有其它功能，如有自凈功能的紡織新品也將最終被用于清理原油泄漏，或應(yīng)對其他環(huán)境問題。

那提克士兵研發(fā)和工程中心近期宣布開發(fā)了一種涂料，可以用于生產(chǎn)自清凈織物。這項技術(shù)針對于軍用服裝生產(chǎn)。這種涂料可以減少污垢和灰塵吸附，還能防水、油及多種液體化學(xué)品。據(jù)該中心新聞報道稱，未來還將開發(fā)相應(yīng)的皮靴、手套甚至用于韌性或堅硬物體表面，如護目鏡、面罩、掩體以及海上硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，如船體外殼等。

在未來某天，另一起原油泄漏事故發(fā)生時，用這種涂料裝飾的清污船將運載消防隊員及數(shù)噸德克薩斯低等級棉花前往海灘，吸附油污。這并不是我們最樂意看到的畫面，但至少我們知道科技正在不斷帶來新產(chǎn)品解決現(xiàn)代人生活中的各種麻煩。