祛除灾难：纺织品保护人类和地球

文/Glenna B.Musante译/何帆

2010年美国深水地平线原油泄漏灾难的情景令人难忘，墨西哥湾绵延数千公里白色沙滩、碧蓝的海水被地毯般厚重的黑色石油覆盖长达几个月，鱼类、海鸟在淤泥中死去。

石油钻机爆炸导致井喷，2.1亿吨石油流入海湾，从佛罗里达到得克萨斯州的海岸都被石油和淤泥覆盖，造成了数十亿美元的环境和经济损失。

深水地平线原油泄漏事故被认为是历史上最严重的一次石油钻井平台事故，原油泄漏规模巨大，人们无法用现有的方法使临近海岸免受污染。具有讽刺意味的是当墨西哥湾遭受污染的同时，在距离不远的德克萨斯州拉伯克，对于清除大面积油污材料的研究刚刚起步。

2010年，德克萨斯科技大学的非织造布及新材料实验室开始尝试使用一种廉价、天然、可再生材料清除大规模污染物。他们之前已经在清除小范围原油及化学品污染上获得了一些成果。

大丰收

实验室里科学家们正尝试用一种低等级棉花祛除油污。

德克萨斯州是世界最大的棉花供应地，每年20%的作物无法用于生产衣服或床单，这是由于它们表面存在一定缺陷而无法染色。这种棉花被科学定义为“低马克隆值棉”，这意味着它比用于生产服装的棉花成熟度低，纤维素含量低。

德克萨斯科技大学的非织造布及新材料实验室Seshadri Ramkumar教授说，实验室的首要目标是发明一种新材料用于个人及环境保护。“这是我们的两个工作目标。”Ramkumar教授说。

从时间角度看，实验室无法彻底清除2010年美国深水地平线的泄露原油。但从2010年起，随着研究深入，Ramkumar教授说：“我们已经建立了相应的理论基础，同时发现生的、低马克隆值的棉花能够成功清除油污。”

它的工作机制非常简单，低等级的棉花未完全成熟，比用于生产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学物质，并将其牢牢锁在纤维和蜡质成分中。

“我们的主要研究对象是棉花，因为它是一种天然纤维，可用作合成纤维的替代品，还具有可生物降解性。”Ramkumar教授说，他的研究生Vinitku⁃mar Singh针对该课题进行了基础研究调查，开展了初步实验。

使用低马克隆值棉花的另一个好处是，它吸水可膨胀到自身重量的数倍。所以，可以挤出更多空间，使其具有更强的吸收性。这种棉花能够吸收自身重量30倍的液体，也就是说，1磅低马克隆值棉花可以吸收最多30磅原油。

此外，他说：“将液体挤出后，这种棉花能够反复多次使用。”吸附完成后，这些棉花可以被轻松处理。“与合成纤维不同，随着时间流逝，这些棉花可以被泥土中的细菌降解，再重新还原到环境中。”Ramkumar教授说。

另一种非织造布的延伸应用

这不是德克萨斯科技大学关于清除原油和化学品的第一个发明。还有一种由可吸收并锁住化学品、原油及烟尘的活性炭构成的新型三层结构非织造纤维已经投入市场，由领英公司（First Line Technology）出售。这种材料的最外层由聚酯构成，中间层为活性炭。这三层被紧紧捆绑在一起构成一种非织造织物，可以吸收并锁住原油、化学物质以及烟雾。这种被称为Fibertect的材料是一种具有惰性、柔软、悬垂性好的非织造复合材料，可以吸收、吸附化学战药剂、有毒工业化学品和农药。

这项技术可以用于生产毛巾，也可用于生产危险品作业工人的工作服，避免化学、生物、油渍污染。目前主要客户为军事及应急响应单位，不过领英公司正在开发一些适用于去除小范围污染事件的新产品。

领英公司总裁Amit Kapoor给出一个实例，一家老企业的一条化学生产线引起了严重的管线腐蚀。他说：“腐蚀可以引起管线泄漏，化学品滴在地板上，迫使工厂不得不停止生产去清理这些泄漏物。小范围的泄漏有可能扩大成大规模污染事件，而对于工厂来说时间意味着金钱。”

领英公司正在开发用于清除工业泄漏的大尺寸Fibertect产品。对于具有潜在泄漏可能的污染源，在吸附过程中可以在Fibertect里添加一种可中和有毒化学品的涂层剂。用于吸附硫酸时效果显著。

他们也在考虑开发尽可能大型的吸附材，用于原油泄漏清理船只船体的清洁。Kapoor说，“没有人愿意在码头上清理这些船只，因为这可能造成油污在码头二次污染。”

个人防护

许多材料都可用于生产防护服，但它们重量大，透气性差，可能使穿着者出现中暑症状。为了克服这些缺陷，WL Gore运用其独有的膜技术开发了一款既有防护功能又有良好呼吸性能的防护材料。

这款材料被称为“选择性渗透织物”，可以使人体的湿气散发出去，同时防止化学品侵入。这款面料已经用于生产处理有害物及化学泄漏操作工穿着的工作服。用这种织物开发的一款产品被称为Chempak，它由Blauer公司生产，是一种单层可响应套装，可以防止化学、生物、射线、核污染，有效穿着防护时间达到8小时。

“Gore公司开发高质量生化防护织物已经有很长时间了，”Gore公司军用织物部发言人Jason Ro⁃driguez说。“这款产品能够为在火场中工作的消防人员提供持久、大面积保护，并被美国国家防火协会1992，1994标准认证为2级。它不仅重量轻、透气性强，而且舒适性好，这些对于工作在灾难一线的人员来说是非常重要的。”这款服装的透气技术能够使穿着者免于有毒化学物侵害，同时将人体产生的汗液挥发到空气中，有效降低了穿着者的闷热、不适，有利于提高工作效率。

在未来

化学污染，石油泄漏，甚至生物战剂一直存在于我们的生活中，并将在未来一直伴随我们，与之对应的防护用品也将不断被开发出来。具有其它功能，如有自净功能的纺织新品也将最终被用于清理原油泄漏，或应对其他环境问题。

那提克士兵研发和工程中心近期宣布开发了一种涂料，可以用于生产自清净织物。这项技术针对于军用服装生产。这种涂料可以减少污垢和灰尘吸附，还能防水、油及多种液体化学品。据该中心新闻报道称，未来还将开发相应的皮靴、手套甚至用于韧性或坚硬物体表面，如护目镜、面罩、掩体以及海上硬质结构，如船体外壳等。

在未来某天，另一起原油泄漏事故发生时，用这种涂料装饰的清污船将运载消防队员及数吨德克萨斯低等级棉花前往海滩，吸附油污。这并不是我们最乐意看到的画面，但至少我们知道科技正在不断带来新产品解决现代人生活中的各种麻烦。