Aktualności
Badania
22 Lipca
Fot. Grzegorz Krzyżewski
Opublikowano: 2020-07-22

Nowa metoda oczyszczania powietrza z toksyn

Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN opracowali tani i efektywny związek chemiczny, który oczyszcza powietrze z różnych toksyn. Wynalazek można zastosować na filtrach zakładów przemysłowych, a także w maskach przeciwgazowych czy strojach ochronnych w fabrykach.

Za projekt odpowiada międzynarodowy zespół pod kierunkiem prof. Juana Carlosa Colmenaresa. Wyniki jego prac opublikowało czasopismo „Chemical Engineering Journal”.

– Najistotniejszy jest, rzecz jasna, stworzony przez nas w laboratorium materiał, który nie tylko adsorbuje z powietrza toksyczne opary, lecz dzięki właściwościom fotokatalitycznym również rozbija je na mniej toksyczne związki – tłumaczy prof. Colmenares mi dodaje: – Chcieliśmy, żeby nasz wynalazek był powszechnie dostępny, a do tego przyjazny środowisku.

Materiał składa się z dwóch stosunkowo tanich i łatwych do pozyskania substancji: dwutlenku tytanu i tlenku grafitu. Nowością jest zastosowanie ultradźwięków. To one zmusiły dwa składniki – organiczny i nieorganiczny – do współpracy. Tlenek grafitu wyłapuje cząstki toksyn, a dwutlenek tytanu unieszkodliwia je dzięki fotokatalizie. Dodatkowo zastosowanie ultradźwięków znacząco zwiększa aktywną powierzchnię nowego materiału i wprowadza do niej defekty, co sprawia, że skuteczność w unieszkodliwianiu toksyn z powietrza znamiennie rośnie.

– Dzięki falom ultradźwiękowym udało nam się uzyskać świetne rozproszenie cząstek, a warstwa tlenku grafitu szczelnie otula powierzchnię dwutlenku tytanu – opowiada kierownik projektu.

Pierwotnie materiał miał być wykorzystywany jako dodatkowa warstwa w maskach przeciwgazowych dla żołnierzy. Można go także wbudować w tekstylia, tworząc mundury chroniące noszących je żołnierzy przed gazowymi toksynami na polu walki. Sam wychwyt zachodzi równie dobrze przy świetle, jak i w ciemności, ale unieszkodliwianie gazów bojowych wymaga oświetlenia. Dzień bitwy musiałby zatem być słoneczny albo mundur musiałby mieć dodatkowe, LED-owe oświetlenie, uaktywniające fotokatalizę. Potencjalne zastosowania wynalazku mogą być jednak o wiele szersze.

– Można by na przykład szyć uniformy chroniące pracowników fabryk przed toksycznymi wyziewami. Na jeden kombinezon wystarczyłyby miligramowe ilości, o ile byłyby one równomiernie rozproszone w materiale. Jedyny minus jest taki, że potencjalne tkaniny nośnikowe musiałyby być raczej poliestrem niż lnem czy bawełną – wyjaśnia prof. Colmenares.

Naukowcy musieliby też znaleźć sposób na trwalsze zespolenie swojego nanomateriału z nośnikiem, bo ubrania trzeba prać, a wiadomo, że niemal 35% mikroplastiku w środowisku pochodzi z pranych syntetyków.

– Nie chcemy, żeby nasz wynalazek skończył w rzekach i morzach. Chcemy, żeby był ekologiczny na każdym etapie, nie tylko wtedy, kiedy rozprawia się z toksynami – zgodnie twierdzą naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

Na szczęście zespołowi badawczemu już wcześniej udało się wykazać, że dzięki sonifikacji, czyli działaniu ultradźwięków, substancję aktywną można w łatwy sposób trwale łączyć zarówno z bawełną, jak i ze sztucznym włóknem. Przy odpowiedniej modyfikacji technologię opisaną w „Chemical Engineering Journal” można by wykorzystać nie tylko do oczyszczania powietrza, ale także wody i gleby.

– Jeszcze nie badaliśmy tych możliwości, ale powodzenie zależy głównie od tego, czy będziemy w stanie bezpiecznie osadzać nasz nanomateriał na potencjalnych nośnikach. W końcu oczyszczając wodę np. z fenolu nie chcielibyśmy „wzbogacić” jej w nasze tlenki, choć w teorii ani TiO2, ani tlenek grafitu nie są toksyczne dla ludzi – wyjaśnia prof. Colmenares.

Gdyby udało się usunąć tę przeszkodę, możliwości stałyby się praktycznie nieograniczone. Nowy materiał mógłby oczyszczać ścieki w zakładach papierniczych i koksowniach, a nawet neutralizować zalegające na dnie Bałtyku chemikalia z II wojny światowej.

– Na razie celujemy w oczyszczalnie ścieków. Fotokataliza i nanokompozyty mogą działać tam, gdzie dla mikrobów otoczenie jest zbyt toksyczne – mówi prof. Colmenares.

Największym wyzwaniem byłaby fotokataliza gleby, ale przy odpowiednim mieszaniu, napowietrzaniu, naświetlaniu i właściwym fotokatalizatorze, opracowanym np. tylko do rozkładania herbicydów albo pestycydów, nawet i to można sobie wyobrazić. Czystsze powietrze jest w zasięgu ręki. Na czystszą wodę i glebę trzeba będzie poczekać nieco dłużej, ale naukowcy z IChF PAN są dopiero na początku krucjaty o lepsze, czystsze środowisko.

źródło: IChF

 

 

Dyskusja (0 komentarzy)