Mokslininkai sukūrė saulės šviesa aktyvuojamą katalizatorių, galintį vadinamąsias „amžinąsias“ chemines medžiagas suskaidyti į mažiau kenksmingus junginius. Tai gali tapti nauju būdu spręsti vieną atkakliausių aplinkos taršos problemų.
Tarptautinė tyrėjų komanda, vadovaujama Bato universiteto, sukūrė anglies pagrindo fotokatalizatorių, skirtą polifluoroalkilo medžiagoms (PFAS) skaidyti.
PFAS plačiai naudojamos gaminant nepridegančias keptuves, vandeniui atsparius audinius, kosmetiką ir daugybę kitų buitinių bei pramoninių gaminių.
Kas daro PFAS tokias pavojingas?
Ypatingas PFAS cheminis stabilumas yra naudingas gamyboje, tačiau būtent dėl jo šias medžiagas aplinkoje beveik neįmanoma suskaidyti.
PFAS natūraliai nesuyra: jos kaupiasi vandens telkiniuose, dirvožemyje, maisto grandinėje ir žmogaus organizme.
Nors ilgalaikis poveikis dar nėra iki galo ištirtas, kai kurie tyrimai tam tikras PFAS grupes sieja su padidėjusia vėžio rizika ir kitomis sveikatos problemomis.
Naujoji sistema sujungia anglies nitridą ir standų mikroporinį polimerą PIM-1. Šis polimeras padeda „sugaudyti“ PFAS molekules prie katalizatoriaus paviršiaus, kur šviesos energija paskatina jų irimą.
Saulės šviesa varomas cheminis skaidymas
Apšvietus fotokatalizatorių, PFAS suskaidomos į anglies dioksidą ir fluoridą. Fluoridas, plačiai naudojamas, pavyzdžiui, dantų pastose, yra gerokai mažiau patvarus aplinkoje nei PFAS.
Tyrime dalyvavo mokslininkai iš San Paulo universiteto (Brazilija), Edinburgo universiteto (Škotija) ir Svonsio universiteto (Velsas).
Katalizatorius sukurtas taip, kad veiksmingai veiktų neutraliame pH — tokiame, koks būdingas natūralioms vandens sistemoms.
Pirmoji darbo autorė dr. Fernanda C. O. L. Martins prie projekto dirbo šešių mėnesių stažuotės metu Bato universitete, doktorantūroje studijuodama San Paulo universitete.
„PFAS naudojamos daugelyje gaminių — nuo neperšlampančių drabužių iki lūpų dažų, tačiau laikui bėgant jos kaupiasi organizme ir aplinkoje, sukeldamos toksinį poveikį.
Mūsų projekte sujungėme lengvai pagaminamą anglies pagrindo katalizatorių su polimeru PIM-1, kad PFAS skaidymas būtų efektyvesnis, ypač esant neutraliam pH, kuris būdingas natūraliai aplinkai“, — teigė mokslininkė.
Saulės šviesos, o ne aukštos temperatūros ar agresyvių cheminių medžiagų naudojimas galėtų šią technologiją paversti gerokai energiškai efektyvesniu sprendimu, jei pavyktų ją pritaikyti didesniu mastu. Vis dėlto šiuo metu tai dar tik prototipas.
Kelias į nešiojamuosius PFAS jutiklius
Mokslininkų komanda mano, kad ta pati cheminė sistema galėtų būti pritaikyta ir PFAS aptikimui. Kadangi skaidymo metu išsiskiria fluoridas, technologiją būtų galima naudoti jutikliuose, kurie pagal fluorido kiekį nustatytų PFAS buvimą.
Projektui vadovavo prof. Frankas Markenas, Bato universiteto Chemijos katedros bei Tvarumo ir klimato kaitos instituto atstovas.
„Šiuo metu PFAS aptikti yra labai sudėtinga — tam reikia brangios įrangos ir specializuotų laboratorijų.
Tikimės, kad ateityje mūsų technologija galėtų būti panaudota paprastame nešiojamajame jutiklyje, kurį būtų galima naudoti už laboratorijos ribų, pavyzdžiui, nustatant didesnę PFAS koncentraciją aplinkoje“, — sakė profesorius.
Šiuo metu tyrėjai ieško pramonės partnerių, galinčių padėti išplėsti ir optimizuoti katalizatorių realiam naudojimui. Jei tai pavyktų, ši technologija galėtų tapti ir valymo priemone, ir nebrangia taršos stebėsenos sistema bendruomenėms, susiduriančioms su PFAS problema.
