Pētījums ir radījis jaunu materiālu, kas varētu adsorbēt gaisu un ūdens piesārņojošas vielas un varētu būt zemu izmaksu ilgtspējīga alternatīva pašlaik izmantotajai aktīvajai oglei
Piesārņojums padara mūsu planētas zeme, ūdens, gaiss un citas vides sastāvdaļas ir netīras, nedrošas un lietošanai nepiemērotas. Piesārņojums izraisa mākslīga piesārņotāja(-u) ievadīšana vai iekļūšana dabiskajā vidē. Piesārņojums ir dažāda veida; piemēra zeme Piesārņojums to galvenokārt izraisa sadzīves atkritumi vai komercuzņēmumu atkritumi un rūpnieciskie atkritumi. Ūdens Piesārņojums rodas, ievadot svešas vielas ūdens ietver ķīmiskās vielas, notekūdeņus ūdens, pesticīdi un mēslojums vai metāli, piemēram, dzīvsudrabs. Gaisa piesārņojumu izraisa degošās degvielas daļiņas gaisā, piemēram, sodrēji, kas satur miljoniem sīku daļiņu, kas peld gaisā. Vēl viens izplatīts gaisa piesārņojuma veids ir bīstamas gāzes, piemēram, sēra dioksīds, oglekļa monoksīds, slāpekļa oksīdi un ķīmiskie tvaiki. gaisa piesārņojums var izpausties arī siltumnīcefekta gāzu veidā (piemēram, oglekļa dioksīds vai sēra dioksīds) un palīdzēt sasildīt mūsu planēta caur siltumnīcas efektu. Cits piesārņojuma veids ir trokšņa piesārņojums, kad skaņa, kas nāk no lidmašīnām, rūpniecības vai citiem avotiem, sasniedz kaitīgu līmeni.
Neraugoties uz pēdējo gadu lielajām pūlēm, lai attīrītu vidi, piesārņojums joprojām ir liela problēma un pastāvīgi apdraud veselību, skarot 200 miljonus cilvēku visā pasaulē. Problēmas nenoliedzami ir vislielākās jaunattīstības valstīs, kur ir piesārņoti tradicionālie piesārņojuma avoti, piemēram, rūpnieciskās emisijas, slikta sanitārija, neatbilstoša atkritumu apsaimniekošana, ūdens piegādes un pakļaušana iekštelpu gaisa piesārņojumam no biomasas degvielas ietekmē lielu skaitu cilvēku. Tomēr pat attīstītajās valstīs joprojām pastāv vides piesārņojums, īpaši nabadzīgākajos sabiedrības sektoros. Lai gan riski parasti ir lielāki jaunattīstības valstīs, kur nabadzība, ekonomiskie ierobežojumi tehnoloģiju ieviešanai un vāji vides likumi kopā rada augstu piesārņojuma līmeni. Šo risku vēl vairāk pastiprina nedrošs ūdens, slikta sanitārija, slikta higiēna un iekštelpu gaisa piesārņojums. Piesārņojums negatīvi ietekmē nedzimušos un augošos bērnus, un vēža un citu slimību dēļ paredzamais dzīves ilgums var būt pat 45 gadi. Gaisa un ūdens piesārņojums ir klusais slepkava, un tiek uzskatīts, ka tas negatīvi ietekmē mūsu planēta un savukārt cilvēce. Gaisam, ko mēs elpojam, ir ļoti noteikts ķīmiskais sastāvs, kas sastāv no 99 procentiem slāpekļa, skābekļa, ūdens tvaiku un inertu gāzu. Gaisa piesārņojums rodas, ja lietas, kas parasti netiek pievienotas gaisam. Cietās daļiņas – cietās daļiņas un šķidrie pilieni, kas atrodami gaisā un ko izdala spēkstacijas, rūpniecība, automašīnas un ugunsgrēki – tagad ir visuresošas pilsētās un pat piepilsētas rajonos. Tāpat pasaulē tiek novadīti miljoniem tonnu rūpniecisko notekūdeņu ūdeņi katru gadu. Gan cietās daļiņas, gan krāsvielas ir ļoti toksiskas videi, ekosistēmai un cilvēcei.
Regulāri tiek izmantotas dažādas metodes un procedūras, lai novērstu gaisa un ūdens piesārņojums, tostarp filtrēšana, jonu apmaiņa, koagulācija, sadalīšanās, adsorbcija utt., un katrai no šīm metodēm ir atšķirīgs panākumu līmenis. Salīdzinot, adsorbcija tiek uzskatīta par vispiemērotāko, jo tā ir vienkārša, viegli lietojama, augsta efektivitāte, ērta lietošanā utt. No dažādiem adsorbentiem gaisa un atkritumu piesārņojuma mazināšanā ūdens, aktivētā ogle ir visbiežāk izmantotais adsorbents. To sauc arī par aktivēto ogli, tā ir oglekļa forma, kas apstrādāta, lai tajā būtu mazas, maza tilpuma poras, kas palielina adsorbcijai vai ķīmiskajām reakcijām pieejamo virsmu. Faktiski aktīvā ogle ir adsorbentu zelta standarts. Ogleklim ir dabiska afinitāte pret bioloģisks piesārņotāji, piemēram, benzols, kas saistās ar tā virsmu. Ja jūs “aktivizējat” oglekli, ti, tvaicējat to 1,800 grādu temperatūrā, veidojas mazas poras un kabatas, kas palielina tās virsmas laukumu. Pesticīdi, hloroforms un citi piesārņotāji ieslīd šīs šūnveida caurumos un noturas. Arī pēc rūpīgas apstrādes ūdenī nepaliek ogleklis. Ūdens attīrīšanas iekārtās jaunattīstības valstīs, piemēram, Ķīnā un Indijā, regulāri tiek izmantota aktīvā ogle. Tāpat arī aktīvajai oglei ir īpašas īpašības, kas palīdz izvadīt no gaisa gaistošos savienojumus, smakas un citus gāzveida piesārņotājus. Veids, kā tas darbojas, ir diezgan vienkāršs. Aktīvajai oglei ir daži mīnusi, pirmkārt, tā ir ļoti dārga un ar ļoti īsu glabāšanas laiku, jo to var lietot tikai līdz poru piepildīšanai – tāpēc filtrs ik pa laikam ir jāmaina. Arī aktīvā ogle ir grūti atjaunojama, un tās efektivitāte laika gaitā samazinās. Tie nav efektīvi, lai noņemtu tos piesārņotājus, kurus vai nu nepiesaista ogleklis vai patogēnās baktērijas un vīrusi.
Ekonomiska un ilgtspējīga alternatīva
Nesenā pētījumā, kas publicēts Robežas ķīmijā, pētnieki ir izveidojuši pieejamu zemu izmaksu un ilgtspējīgu materiālu gaisa un ūdens piesārņojuma novēršanai. Šis jaunais "zaļais" porains materiāls, kas ražots no cietajiem atkritumiem un bagātīgs bioloģisks dabiskie polimēri izskatās ļoti daudzsološi attiecībā uz piesārņojošo vielu adsorbciju notekūdeņos un gaisā, salīdzinot ar aktivēto ogli, un tiek marķēti kā "ekonomiska alternatīva". Šis jaunais “zaļais” adsorbents ir dabiski bagātīgas izejvielas – polisaharīda, ko sauc par nātrija alginātu, ko var ekstrahēt no jūraszālēm un aļģēm, kombinācija ar rūpniecisku blakusproduktu – silīcija dioksīda dūmiem (silīcija metālu sakausējuma apstrādes rezultātā). Tas tika sintezēts ļoti viegli un nostiprināts ar algināta želejas īpašībām un nātrija-bikarbonāta kontrolētu porainību sadalīšanos zemās temperatūrās dažādos skalas garumos. Notekūdeņu piesārņojuma testēšanai kā piesārņojuma paraugs tika izmantota zilā krāsviela. Bija redzams, ka jaunais hibrīda materiāls adsorbēja un noņēma krāsvielu ar aptuveni 94 procentu efektivitāti, kas bija ļoti iepriecinoši. Tika noņemtas pat ļoti lielas šīs krāsvielas koncentrācijas. Šim materiālam bija iepriecinošas spējas aizturēt daļiņas no dīzeļdegvielas izplūdes gāzēm. Pētījumā, ko vadīja Dr.ElzaBontempi no Brešas universitātes, Itālijā, secināts, ka šis materiāls spēj ļoti efektīvi aizvietot aktīvo ogli, spējot uztvert gan smalkās daļiņas gaisā, gan arī bioloģisks piesārņotājus notekūdeņos, tādējādi samazinot piesārņojumu.
Tas ir aizraujošs darbs, jo šis jaunais materiāls tiek ražots ļoti inovatīvi un lēti no dabiski bagātīgiem polimēriem un rūpniecības atkritumu blakusprodukts, kas jebkurā gadījumā tiek izmests. Šis jaunais materiāls tiek saukts par "bioloģisks-neorganiskais hibrīds” ir ne tikai zemas izmaksas, tas ir arī ilgtspējīgs un atjaunojams, un tas faktiski var izspiest aktīvo ogli un kļūt par vēlamo izvēli. Tas pat patērēja mazāk enerģijas ražošanas laikā (“iemiesotā” enerģija) un tādējādi atstāj daudz mazāku oglekļa pēdu. Šis materiāls ir arī pašstabilizējošs, un tam nav nepieciešama termiskā apstrāde augstā temperatūrā, kā arī to var palielināt dažādiem eksperimentiem. Notiekošie testi arī liecina, ka to var uzglabāt apkārtējās vides apstākļos, un tas laika gaitā kļūst tikai stabilāks, vienlaikus nemaz nesadaloties. Tādējādi tas ir ļoti daudzpusīgs, un tam var būt plašs lietojumu klāsts gaisa un ūdens filtrēšanā. Tas rada milzīgas cerības cīnīties pret gaisa un ūdens piesārņojumu un aizsargāt dzimto zemi, kā arī cilvēci.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Zanoletti A et al. 2019. gads. Jauns porains hibrīdmateriāls, kas iegūts no silīcija dioksīda dūmiem un algināta ilgtspējīgai piesārņojuma samazināšanai. Robežas ķīmijā. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060
