Kirleticileri sudan uzaklaştırmak için yüzen nanopartiküller

Bilim, Yenilik ve Üniversiteler Bakanlığı'na bağlı bir kuruluş olan Madrid Malzeme Bilimi Enstitüsü'nden (ICMM-CSIC) bir ekip, nanopartiküllerin (bir metrenin milyarda biri büyüklüğünde) kullanımına dayalı bir su dekontaminasyonu yöntemi geliştirdi. Bu, yalnızca kirleticileri adsorbe etmekle kalmıyor, aynı zamanda işlemden sonra kullanılan nanopartiküllerin basit bir şekilde geri kazanılmasını sağlayarak maliyetleri düşürüyor.

ICMM-CSIC'de araştırmacı ve bu yeni formülün yaratıcılarından biri olan Javier Pérez-Carvajal, "Sulu ortamlardaki kirleticilerin varlığı, günümüz toplumunun ve endüstrisinin ele alması gereken bir sorundur" diyor.

Şu anda, nanopartiküller kullanılarak suyun dekontaminasyonu için çeşitli yöntemler kullanılıyor. Bu süreçlerde, parçacıkların uzaklaştırılması veya geri kazanılması, bunların çevreye salınmasını önlemenin anahtarıdır. Ancak, nanometrik boyutları, bunların geri kazanılmak üzere kolayca yerleşmesini veya geleneksel süreçler kullanılarak tutulmasını zorlaştırır. ICMM-CSIC'de araştırmacı ve yöntemin yaratıcısı olan Pilar Aranda, "Kullanılan yöntemler, maliyeti kirletici ne kadar küçükse o kadar artan geri kazanım veya filtrasyon süreçlerini içerir" diye ekliyor.

Bu ekibin çözümü, organik molekülleri metal atomlarıyla birleştiren bir malzeme türü olan MOF ağının (bir milimetrenin milyonda biri) nano ve mikrokristalin parçacıklarının kullanımını içerir ve bunlar suda organik kirleticileri hapseder. "Bu parçacıklar birbirleriyle etkileşime girer ve su yüzeyinde yüzme eğiliminde olan mikro nesneler oluştururlar, bu da işlevlerini yerine getirdiklerinde kolayca çıkarılmalarını sağlar," diye açıklıyor Pérez-Carvajal.

Bu işlemle karşılaştırıldığında, geleneksel yöntemler, çökelmelerini hızlandırmak için santrifüj kuvveti kullanan santrifüjleme veya suyun, bu membranların gözeneklerinden daha büyük nanopartikülleri yakalayan membranlardan pompalandığı ultrafiltrasyon gibi nanopartikülleri sudan ayırmak için fiziksel özellikler kullanır. Ancak, bunların uygulanması harici bir enerji kaynağı gerektirir.

Aranda, "Nanopartiküllerin çevreden geri kazanılması için geleneksel olarak çok fazla enerjiye ihtiyaç duyulur, bu nedenle organik kirleticileri gidermede çok etkili olsalar da, giderilmeleri sorunlu olabilir veya çok maliyetli süreçlerin kullanılmasını gerektirebilir" diye açıklıyor.

Bu yeni gelişme sürdürülebilirdir çünkü "santrifüjleme sistemlerine veya diğer yaygın yöntemlere olan ihtiyacı ortadan kaldırarak adsorban mikro ve nanopartiküllerin geri kazanım maliyetini azaltır ve ayrıca çamur oluşumunu önler" diye ekliyor araştırmacı. Bu teknolojiye halihazırda bir Avrupa öncelikli patent verilmiştir ve laboratuvar gösterimi için kullanılabilir.

Ayrıca, nanopartiküller birleştiğinde oluşan yüzen zarlar yalnızca kirleticileri adsorbe etmekle kalmaz, aynı zamanda katalitik etkilere de sahip olabilir, örneğin bazı kirletici boyaları parçalamak için hareket edebilir. Pérez-Carvajal, bu sistemin "hızlı ve ultrafiltrasyon işlemine benzer olduğunu, ancak harici bir enerji girişi gerektirmemesi avantajına sahip olduğunu" açıklıyor.