Nowe materiały fotokatalityczne opracowują naukowcy Politechniki Gdańskiej. Pozwolą one usuwać pozostałości farmaceutyków ze strumieni oczyszczanych ścieków, a także eliminować zanieczyszczenia powietrza.
Mianem fotokatalitycznych określa się materiały półprzewodnikowe, które absorbują promieniowanie słoneczne. Zgromadzony w ten sposób ładunek może zostać przekształcony w reaktywne formy tlenu. Te z kolei są w stanie bardzo efektywnie utleniać zanieczyszczenia obecne w wodzie czy powietrzu. Opracowaniem nowych materiałów fotokatalitycznych zajmują się naukowcy z Katedry Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej.
Jednym z potencjalnych zastosowań takich materiałów jest degradacja uporczywych zanieczyszczeń. Do tego celu służy fotokatalizator, który poprzez swoją morfologię eliminuje zanieczyszczenia organiczne w wodzie. Dzięki niemu udało się z dużą skutecznością zdegradować naproksen – jeden z popularniejszych środków przeciwbólowych i przeciwzapalnych, będący m.in. składnikiem maści.
Zarówno na wcześniejszym etapie, jak i teraz, podczas realizacji doktoratu, moja praca skoncentrowana jest głównie na syntezie nowych materiałów i zastosowaniu fotokatalizy do rozkładu trwałych zanieczyszczeń obecnych w wodzie i powietrzu – wyjaśnia mgr Marta Kowalkińska, badaczka z Wydziału Chemicznego PG. – W szczególności skupiam się na rozkładzie farmaceutyków, niepodatnych na rozkład biologiczny w konwencjonalnych systemach oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych. Tymi farmaceutykami są m.in. naproksen, ibuprofen czy paracetamol, czyli popularne środki stosowane w lekach przeciwbólowych, które dostępne są bez recepty i z których korzysta na co dzień wiele osób.
Jak podkreśla chemiczka, organizm człowieka częściowo metabolizuje te związki farmaceutyczne. Metabolity te jednak nie zawsze są podatne na rozkład biologiczny. Co więcej, część związków wydalana jest z naszego organizmu w formie niezmienionej.
Choć farmaceutyki w ściekach nie występują w dużych stężeniach, to mogą ulegać bioakumulacji w wodzie czy biomagnifikacji w środowisku, powodując toksyczność i w różny sposób wpływając na organizmy żywe – wyjaśnia kierująca zespołem prof. Anna Zielińska-Jurek. – Zależy nam na tym, żeby opracować takie technologie, dzięki którym te substancje zostaną wyeliminowane ze ścieków oraz z wód powierzchniowych.
Badania podejmowane w Politechnice Gdańskiej nie dotyczą jednak tylko wody. Opracowano także innowacyjny w skali światowej fotokatalizator zdolny do eliminowania szerokiego spektrum zanieczyszczeń powietrza: tlenków azotu, benzo(α)pirenu obecnego w pyłach oraz lotnych zanieczyszczeń organicznych.
Jest on w stanie eliminować te zanieczyszczenia pod wpływem promieniowania słonecznego. Światło UV jest drogie i jest go bardzo mało w spektrum promieniowania słonecznego, mianowicie jedynie 3–5%. Dlatego chcemy zwiększyć wydajność procesu poprzez aktywację materiału w świetle widzialnym. Nad wprowadzeniem tego rozwiązania ściśle współpracujemy z PKN Orlen SA – wyjaśnia prof. Zielińska-Jurek.
Badaczki zwracają uwagę, że fotokatalizatory mogą być też stosowane do modyfikacji na różnych powierzchniach, nadając im nowe właściwości. Takim rozwiązaniem jest opracowany w PG asfalt modyfikowany dodatkiem ekologicznym w postaci fotokatalizatora, aktywowanego światłem słonecznym.
Nawierzchnia będzie zawierała warstwę zdolną do degradacji zanieczyszczeń, a więc np tlenków azotu należących do najgroźniejszych związków zanieczyszczających atmosferę, emitowanych m.in. w trakcie spalania paliw kopalnych oraz z transportu samochodowego – tłumaczy mgr Marta Kowalkińska.
Pod koniec ubiegłego roku za swoje osiągnięcia młoda badaczka otrzymała wyróżnienie w ogólnopolskim konkursie EKOinnowatorzy, a rok wcześniej wyróżnienie w konkursie im. Romualda Szczęsnego.
MK, źródło: PG