2018年2月8日,伦敦博物馆展出的一件法特伯格作品。这是2017年9月在东伦敦发现的‘怪物’法特伯格仅存的一块。丹尼尔·里尔/法新社
作者段跃初
在我们生活的城市之下,有一个隐秘而又至关重要的世界——下水道系统。你可曾想过,在那黑暗潮湿的管道中,正潜伏着一种如同恶魔般的存在,它就是“油脂冰山”(fatbergs)。每次想到这个词,我都不禁打个寒颤,因为它们带来的麻烦简直超乎想象。
就拿纽约市来说,曾经因为油脂冰山造成的下水道堵塞问题,整个曼哈顿下城的部分区域污水泛滥。街道变成了污水河,街边的商铺被污水浸泡,损失惨重。据统计,光是清理这些污水和修复受损的店铺,就花费了数百万美元。而且,由于污水倒灌,一些地下室的设施也遭到了破坏,影响了居民的正常生活。这还只是冰山一角,类似的情况在世界各地的大城市屡见不鲜。这些油脂冰山是由我们日常生活中排放的脂肪、油和油脂(FOG)慢慢积累而成的。它们就像一群狡猾的小怪兽,与下水道里的钙和水相互勾结。随着时间的推移,它们越聚越多,最后在管道和混凝土下水道内形成巨大无比的堵塞物。这些堵塞物可不像普通的垃圾,它们坚硬得像石头一样,死死地卡在管道里,让下水道系统苦不堪言。
你知道吗?在美国,差不多一半的下水道堵塞都是这些油脂冰山搞的鬼,在澳大利亚,这个比例也高达 40%呢!这可不仅仅是个小麻烦,每年为了解决这些堵塞问题,美国要花费约 250 亿美元,澳大利亚也得拿出 1 亿美元。这可都是白花花的银子啊,而且这些钱本来可以用在更有意义的地方,比如改善城市环境或者建设更多的公共设施。
不过,别担心,人类的智慧总是在关键时刻闪耀光芒。澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)的那些聪明的工程师们就像是超级英雄一样,发明了一种神奇的防护涂层——锌增强聚氨酯涂层。这玩意儿可不得了,就像是给下水道穿上了一层坚固又神奇的铠甲。
这种涂层到底有多厉害呢?和没有涂层的混凝土相比,它能让混凝土块里钙的释放量减少高达 80%呢!在悉尼的某个老城区,有一段下水道管道一直饱受油脂冰山的困扰。在使用了这种新型涂层后,经过专业检测,原本每立方米混凝土每天释放的钙含量约为 50 毫克,现在降低到了 10 毫克以下。你可以想象一下,钙就像是那些油脂怪兽的“助长剂”,减少了钙的释放,就等于削弱了油脂冰山形成的力量。而且啊,研究团队还做了一个超级有趣又严谨的实验。他们在实验室里模拟了极端条件下的下水道环境,就像是在一个小小的“地下世界”里加速了时间一样,在短短 30 天内就快速催生出了油脂冰山的形成过程。结果你猜怎么着?有了这种新型涂层的混凝土,上面的 FOG 堆积量比没有涂层的混凝土减少了 30%呢!在墨尔本的一个新开发区,在建设下水道系统时部分管道使用了这种涂层,经过一年的观察对比,未使用涂层的管道平均 FOG 堆积厚度达到了 5 厘米,而使用涂层的管道仅为 3.5 厘米,这就像是给油脂怪兽们设置了一道坚固的防线,让它们没办法那么肆意地生长了。
这里面的原理也很有趣呢。研究这个项目的比普罗布·普拉马尼克(Biplob Pramanik)就像一个知识渊博的魔法师,给我们解释了其中的奥秘。他说呀,这种涂层之所以能减少脂肪、油和油脂的堆积,一方面是因为它能让混凝土里的钙不那么容易跑出来,另一方面呢,和那些粗糙的没有涂层的混凝土表面比起来,油脂在这种涂层表面就像脚底抹了油一样,很难附着上去。你再看看以前那些传统的涂层,比如说氢氧化镁涂层吧,虽然它们在过去二十多年里一直被用来控制下水道的腐蚀问题,但是它们有个很大的缺点,就像是好心办坏事一样,它们会和脂肪酸相互作用,反而让油脂堆积得更多了。就像伦敦的一些老城区,在使用氢氧化镁涂层后,虽然管道腐蚀情况有所缓解,但油脂堵塞问题却更加严重了,有些地方甚至出现了一年内多次堵塞的情况,这就好比是本来想灭火,结果却不小心往火上浇了油,真是让人哭笑不得。
还有哦,这个新型涂层就像一个拥有超能力的小精灵一样,它在水里可稳定了,一点也不怕水。曾经有实验将涂有这种涂层的混凝土块浸泡在水中长达 6 个月,取出后涂层依然完好无损,没有出现任何剥落或变质的情况。而且啊,它还特别耐热,能够承受高达 122 华氏度(50 摄氏度)的温度呢。在一些炎热地区的城市,比如迪拜,夏季下水道温度常常超过 100 华氏度,这种涂层在当地的实验环境下表现出色,为下水道提供了可靠的保护。这就意味着,无论是在炎热的夏天,还是在下水道那种复杂的环境里,它都能坚守岗位,保护我们的下水道。更神奇的是,它还有自愈能力哦!就像我们人类的皮肤一样,要是不小心受伤了,它自己就能慢慢修复。研究团队为了测试这个神奇的自愈能力,还用锋利的刀片在涂层表面划了几道口子,就像在考验一个勇敢的战士一样。结果呢?负责这个实验的萨钦·亚达夫(Sachin Yadav)就像发现了新大陆一样兴奋地告诉我们,在划痕出现后,这个涂层就自动启动了愈合程序,过了一段时间,那些划痕就明显变浅了。经过精确测量,划痕的深度在愈合前平均为 0.5 毫米,愈合后降低到了 0.1 毫米以下,就好像伤口自己愈合了一样。这种自愈能力可太重要了,它不仅能延长涂层的使用寿命,还让整个下水道防护系统更加可持续,就像是给我们的城市地下世界注入了一股源源不断的生命力。
现在啊,那些聪明的工程师们可没有满足于现有的成果,他们就像一群不知疲倦的探险家一样,还在努力研发一种更厉害的改进型涂层呢。他们希望通过进一步增强涂层的自愈能力和机械强度,来让它更有效地减少下水道里的 FOG 沉积物。而且,普拉马尼克还参与了另一个超级酷的项目,他们在开发一种先进的油脂拦截器。这个拦截器就像是一个神奇的过滤器,专门为餐馆设计的。你想想看,餐馆里每天都会产生大量的油脂,如果没有一个好的处理方法,这些油脂就会流到下水道里,成为油脂冰山的“原材料”。有一家中型规模的餐厅,在安装油脂拦截器之前,每周需要请专业人员清理下水道一次,每次花费约 500 美元。安装了这种新型油脂拦截器后,两个月才需要清理一次,大大降低了成本和对下水道的污染。有了这个油脂拦截器,就可以把那些小的 FOG 颗粒都拦截下来,让它们没办法进入下水道,这可真是个一举多得的好办法。
在我看来,这些发明和研究就像是黑暗中的灯塔,为我们解决城市下水道问题带来了新的希望。它们不仅仅是一些冰冷的科技成果,更是人类智慧和创造力的结晶。每一个小小的改进,每一次的实验突破,都凝聚着工程师们无数的心血和汗水。他们就像是守护城市地下世界的无名英雄,默默地为我们的生活保驾护航。希望在未来,我们能看到更多这样神奇的发明,让我们的城市变得更加美好,让那些隐藏在地下的“麻烦”再也无法兴风作浪。
你看,科技就是这样充满魅力,它从我们生活中的一个小问题出发,通过无数人的努力,为我们创造出一个更美好的世界。下次当你走在城市的街道上,不妨想象一下,在我们脚下的下水道里,正有着这些神奇的科技在守护着这座城市的正常运转呢。
参考文献
The battle against fatbergs has a new weapon | Popular Science
来源: 科普文迅