Bien que l'huile et l'eau ne se mélangent pas et se séparent donc naturellement, il peut être difficile d'éliminer réellement l'huile de l'eau. Les grandes marées noires, telles que la marée noire du pétrolier Exxon Valdez en 1989 et l'incident de BP Deepwater Horizon en 2010, soulignent l'importance de ce problème. Il existe plusieurs projets scientifiques intéressants, allant du plus simple au plus avancé, qui illustrent différentes approches de la séparation du pétrole.
Séparation naturelle
Un projet que vous pouvez faire avec de l'huile et de l'eau est de montrer la séparation naturelle des deux liquides. Mettez de l'eau dans un récipient transparent et ajoutez du colorant alimentaire pour rendre la séparation plus évidente. Versez un peu d'huile; il peut s'agir d'huile de cuisson, d'huile à moteur ou d'un autre type. L'huile peut d'abord tomber au fond en raison de la force de chute, mais elle montera rapidement pour se trouver au-dessus de l'eau. Si vous fermez le récipient et que vous le retournez, l'huile se rendra toujours jusqu'au sommet. Cette expérience montre deux principes scientifiques. Tout d'abord, l'eau et l'huile ne se mélangent pas car elles sont très différentes chimiquement. L'eau est polaire, ce qui signifie que chaque molécule a des parties avec de petites charges électriques positives et négatives. L'huile est très apolaire, c'est pourquoi elle ne se mélange pas bien avec les liquides polaires. De plus, la densité du pétrole est inférieure à celle de l'eau, il s'élève donc naturellement, tout comme un ballon d'hélium s'élève dans l'air.
Séparer une émulsion
Prenez le récipient contenant de l'eau et de l'huile et secouez-le vigoureusement. Le mélange deviendra trouble et vous ne verrez plus deux couches évidentes. Vous avez fait ce qu'on appelle une émulsion. Une émulsion est un mélange d'huile et d'eau sous forme de minuscules gouttelettes des deux liquides. Certains aliments courants que nous mangeons sont des émulsions d'huile et d'eau, comme la vinaigrette. Un déversement de pétrole dans un océan onduleux pourrait former une émulsion, rendant le pétrole difficile à séparer. Vous pouvez expérimenter des moyens de casser l'émulsion. Laissez votre émulsion reposer pendant un certain temps et l'huile peut à nouveau former une couche séparée. L'ajout de sel au mélange est un moyen d'accélérer le processus; le sel se dissout dans l'eau et la rend encore plus polaire et moins susceptible de se mélanger avec l'huile.
Absorbant
Une autre façon de séparer l'huile de l'eau consiste à absorber l'huile. La plupart des matériaux absorbants que nous utilisons, comme les serviettes en papier, absorbent mieux l'eau, mais les serviettes en polypropylène fonctionnent à l'inverse. C'est parce que le polypropylène est non polaire comme l'huile et préfère donc absorber la couche d'huile. Les tampons en polypropylène peuvent être achetés dans les magasins de fournitures automobiles et autres points de vente. Les expériences possibles pourraient inclure le test de la marque de tampons qui fonctionne le mieux et le temps qu'il faut pour absorber une quantité définie d'huile.
Température
L'eau deviendra moins dense lorsqu'elle sera congelée en glace et cela nous donne une autre technique pour séparer l'huile et l'eau. Bien que cela ne soit pas pratique à grande échelle, vous pouvez l'utiliser à petite échelle pour illustrer comment les densités changent avec la température. Mettez de l'eau et de l'huile dans un récipient concave, comme un bol en plastique. L'huile montera jusqu'au sommet. Mettez le récipient au congélateur pendant quelques heures puis sortez-le. Le récipient aura maintenant l'huile au fond, sous une plaque d'eau gelée que vous devriez pouvoir retirer, séparant ainsi les deux.
Bioremédiation
Curieusement, il y a des bactéries qui mangent les déversements de pétrole. Une de ces bactéries que les scientifiques ont expérimentée est Pseudomonas. Une expérience difficile mais fascinante peut être réalisée en mélangeant des colonies de Pseudomonas avec différents types d'huiles et de nutriments et voir quelles conditions donnent la meilleure croissance bactérienne les taux. Ce type d'expérience doit toujours être effectué avec prudence, car certaines souches de Pseudomonas peuvent provoquer des maladies chez l'homme.