Znanstvenici razvili membranu koja iz vode uklanja više od 90 posto 'vječnih kemikalija'
Istraživači sa Sveučilišta u Bathu otkrili su obnovljivu, bio-baziranu polimernu membranu sposobnu za učinkovito hvatanje otrovnih “trajnih kemikalija” iz vode, nudeći potencijalno novi put do održivijeg pročišćavanja vode. Rad je objavljen u časopisu ACS Applied Materials & Interfaces, donosi Phys.org.
Vječne kemikalije, konkretnije, perfluorooktanska kiselina (PFOA), članica obitelji per- i polifluoroalkilnih tvari (PFAS) i nekada često korištena u neprianjajućim premazima, sada je široko otkrivena u izvorima vode diljem svijeta. Visoke razine izloženosti povezane su s rakom, hormonskim poremećajima i suzbijanjem imunološkog sustava, a vlade diljem svijeta poduzimaju mjere za zaštitu ljudi i okoliša.
Za razliku od mnogih konvencionalnih materijala za pročišćavanje vode koji zahtijevaju čestu zamjenu ili stvaraju sekundarni otpad, nova bio-bazirana membrana može uhvatiti i zadržati više od 94 posto vječnih kemikalija iz vode. Kasnije se može tretirati toplinom kako bi se uklonili zarobljeni zagađivači, što omogućuje ponovnu upotrebu polimera i preradu u novu membranu.
Mreža za zatezanje koja se aktivira vodom
Nova membrana izrađena je od mreže nanovlakana koja su stotine puta tanja od širine ljudske dlake. Kada se stave u vodu, ova nanovlakana upijaju vlagu i bubre, djelujući poput mreže za zatezanje koja hvata i zadržava onečišćujuće tvari.
Dr. Xiang Ding iz Inovacijskog centra za primijenjene održive tehnologije (iCAST) na Sveučilištu u Bathu i postdoktorski istraživač i glavni autor studije, rekao je za Phys.org: “Ono što nas je stvarno iznenadilo bilo je kako ovaj materijal reagira kada se susretne s vodom. Tradicionalni najlonski materijali, poput najlona 6 ili najlona 66, jedva se mijenjaju, ali naša biobazirana nanovlakana strukturno se reorganiziraju i zatežu. Ova značajka im daje izvanrednu sposobnost da brzo i brzo zarobe tvrdokorne PFAS zagađivače unutar polimerne mreže”.
Zagađenje “vječnim kemikalijama” notorno je teško za sanaciju. Trenutne metode čišćenja koriste električnu energiju, sunčevu svjetlost ili mikrobe za razgradnju PFOA, mogu biti skupe i teško ih je koristiti u velikim razmjerima.
Konvencionalnije metode tretmana, poput aktivnog ugljena ili ionskih izmjenjivača, mogu ukloniti PFAS, ali često zahtijevaju čestu zamjenu ili složene procese regeneracije. Ionski izmjenjivači su materijali (obično umjetne smole) koji iz vode uklanjaju neželjene ione, najčešće kalcija i magnezija odgovornih za kamenac, zamjenjujući ih ionima natrija. Koriste se za omekšavanje vode, zaštitu kućanskih aparata i u industrijskim procesima, a regeneriraju se otopinom soli (NaCl).
Skaliranje tehnologije
Ovaj mehanizam hvatanja aktiviran vodom djeluje brzo, hvatajući do polovice prisutne PFOA u roku od sat vremena i zadržavajući je čak i nakon pranja. Istraživači su također otkrili da se membrana može regenerirati procesom zagrijavanja i ponovnog predenja, otključavajući sposobnost ponovne obrade i recikliranja koja oporavlja do 93 posto svog izvornog kapaciteta adsorpcije.
Dr. Ding je dodao, piše Phys.org: “Korištenjem obnovljivih građevnih blokova na bazi furana umjesto materijala dobivenih iz fosilnih goriva, pokazali smo da se visokoučinkovito uklanjanje PFAS-a može kombinirati s održivijim dizajnom polimera”.
Ova studija pruža novi primjer biobaziranih membrana sposobnih uklanjanja PFOA iz vode. Tim, koji uključuje dr. Hannah Leese, profesora Matthewa Davidsona i dr. Carmela Herdesa, sada ima za cilj istražiti skaliranje tehnologije za testiranje u stvarnom svijetu, proširiti njezinu primjenu na hvatanje drugih PFAS kemikalija i dodatno optimizirati proces regeneracije.
Njihovi nalazi otvaraju put novoj klasi polimernih membrana koje će poslužiti kao praktično, kružno i održivo rješenje za rješavanje problema onečišćenja PFAS-om i unapređenje održivog pročišćavanja vode diljem svijeta, zaključuju autori na Phys.org.