Študija je ustvarila nov material, ki bi lahko absorbiral zrak in vode onesnaževala in bi lahko bila poceni in trajnostna alternativa trenutno uporabljenemu aktivnemu oglju
Onesnaževanje naredi naše planetov zemljišče, vode, zrak in druge sestavine okolja umazane, nevarne in neprimerne za uporabo. Onesnaževanje je posledica umetnega vnosa ali vnosa onesnaževal(-ov) v naravno okolje. Onesnaževanje je različnih vrst; primer zemljišča Onesnaževanje večinoma povzročajo gospodinjski odpadki ali smeti in industrijski odpadki gospodarskih družb. Voda Onesnaževanje nastane ob vnosu tujkov vode vključujejo kemikalije, odplake vode, pesticidi in gnojila ali kovine, kot je živo srebro. Onesnaženost zraka povzročajo delci v zraku zaradi izgorevanja goriv, kot so saje, ki vsebujejo milijone drobnih delcev, ki lebdijo v zraku. Druga pogosta vrsta onesnaževanja zraka so nevarni plini, kot so žveplov dioksid, ogljikov monoksid, dušikovi oksidi in kemični hlapi. onesnaženje zraka ima lahko tudi obliko toplogrednih plinov (kot sta ogljikov dioksid ali žveplov dioksid) in pomaga pri segrevanju našega planet skozi učinek tople grede. Druga vrsta onesnaževanja je onesnaženje s hrupom, ko zvok, ki prihaja iz letal, industrije ali drugih virov, doseže škodljive ravni.
Kljub velikim prizadevanjem, ki so bila v zadnjih letih vložena v čiščenje okolja, onesnaženje ostaja velik problem in predstavlja stalna tveganja za zdravje, kar prizadene 200 milijonov ljudi po vsem svetu. Težave so nedvomno največje v državah v razvoju, kjer tradicionalni viri onesnaževanja, kot so industrijski izpusti, slabe sanitarne razmere, neustrezno ravnanje z odpadki, onesnaženi vode zaloge in izpostavljenost onesnaženemu zraku v zaprtih prostorih zaradi biomasnih goriv vpliva na veliko število ljudi. Tudi v razvitih državah pa je onesnaževanje okolja še vedno prisotno, zlasti v revnejših delih družbe. Čeprav so tveganja na splošno večja v državah v razvoju, kjer revščina, gospodarske omejitve za uvedbo tehnologije in šibki okoljski zakoni skupaj povzročajo visoko stopnjo onesnaženosti. To tveganje še povečuje nevarno vode, slabe sanitarne razmere, slaba higiena in onesnaženost zraka v zaprtih prostorih. Onesnaženost ima škodljive učinke na nerojene in odraščajoče otroke, pričakovana življenjska doba pa je lahko zaradi raka in drugih bolezni nizka tudi do 45 let. Onesnaževanje zraka in vode je tihi morilec in naj bi negativno vplival na naše planet in posledično človeštvo. Zrak, ki ga dihamo, ima zelo natančno kemično sestavo, ki je sestavljena iz 99 odstotkov dušika, kisika, vodne pare in inertnih plinov. Onesnaženje zraka nastane, ko zraku dodamo stvari, ki se običajno ne dodajajo. Trdni delci – trdni delci in kapljice tekočine, ki jih najdemo v zraku in jih oddajajo elektrarne, industrija, avtomobili in požari – so zdaj vseprisotni v mestih in celo primestnih območjih. Poleg tega se milijoni ton industrijskih odplak izpustijo v svet Vode vsako leto. Tako trdi delci kot barvila so zelo strupeni za okolje, ekosistem in človeštvo.
Različne metode in postopki se rutinsko uporabljajo za boj proti zraku in vode onesnaženje, vključno s filtracijo, ionsko izmenjavo, koagulacijo, razgradnjo, adsorpcijo itd., in vsaka od teh metod kaže različne stopnje uspeha. V primerjavi z adsorpcijo velja, da je najbolj izvedljiva, ker je preprosta, enostavna za uporabo, ima visoko učinkovitost, priročnost za uporabo itd. Med različnimi adsorbenti pri zmanjševanju onesnaževanja zraka in odpadkov vode, je aktivno oglje najpogosteje uporabljen adsorbent. Aktivno oglje, imenovano tudi aktivno oglje, je oblika ogljika, predelana tako, da ima majhne pore z majhno prostornino, ki povečajo površino, ki je na voljo za adsorpcijo ali kemične reakcije. Pravzaprav je aktivno oglje zlati standard v adsorbentih. Ogljik ima naravno afiniteto do organsko onesnaževala, kot je benzen, ki se vežejo na njegovo površino. Če "aktivirate" oglje, tj. ga parite pri 1,800 stopinjah, tvori majhne pore in žepke, ki povečajo njegovo površino. Pesticidi, kloroform in drugi onesnaževalci zdrsnejo v luknje tega satja in se trdno zadržijo. Poleg tega v vodi ne ostane ogljik, potem ko je temeljito obdelana. Čistilne naprave v državah v razvoju, kot sta Kitajska in Indija, redno uporabljajo aktivno oglje. Podobno ima aktivno oglje posebne lastnosti, ki pomagajo pri odstranjevanju hlapnih spojin, vonjav in drugih plinastih onesnaževal iz zraka. Način delovanja je precej preprost. Aktivno oglje ima nekaj slabosti, prvič je zelo drago in ima zelo kratek rok trajanja, saj ga lahko uporabljate le dokler se njegove pore ne zapolnijo – zato morate občasno zamenjati filter. Aktivno oglje je tudi težko regenerirati in njegova učinkovitost se sčasoma zmanjšuje. Niso učinkoviti pri odstranjevanju tistih onesnaževalcev, ki jih ne privlačijo ogljika ali patogene bakterije in virusi.
Ekonomska in trajnostna alternativa
V nedavni študiji, objavljeni v Meje v kemiji, so raziskovalci ustvarili cenovno dostopen poceni in trajnosten material za boj proti onesnaževanju zraka in vode. Ta novi "zeleni" porozni material, proizveden iz trdnih odpadkov in v izobilju organsko naravni polimeri so videti zelo obetavni v smislu adsorpcije onesnaževal v odpadnih vodah in zraku v primerjavi z aktivnim ogljem in so označeni kot "ekonomična alternativa". Ta novi »zeleni« adsorbent je kombinacija naravno bogate surovine – polisaharida, imenovanega natrijev alginat, ki ga je mogoče ekstrahirati iz morskih alg in alg – z industrijskim stranskim proizvodom – hlapom silicijevega dioksida (stranski produkt predelave silicijeve kovinske zlitine). Sintetiziran je bil zelo enostavno in konsolidiran z želirnimi lastnostmi alginata in z razgradnjo natrijevega bikarbonata, nadzorovane poroznosti pri nizkih temperaturah na različnih dolžinah. Za testiranje onesnaženja odpadne vode je bilo kot modelno onesnaževalo uporabljeno modro barvilo. Videli smo, da je novi hibridni material adsorbiral in odstranil barvilo z učinkovitostjo približno 94 odstotkov, kar je bilo zelo spodbudno. Odstranjene so bile celo zelo visoke koncentracije tega barvila. Ta material je pokazal spodbudne sposobnosti za lovljenje trdnih delcev iz izpušnih plinov dizelskega goriva. Študija, ki jo je vodila dr. ElzaBontempi z Univerze v Brescii v Italiji, zaključuje, da je ta material lahko zelo učinkovito nadomestil aktivno oglje v svoji zmožnosti zajemanja drobnih trdnih delcev v zraku in organsko onesnaževal v odpadnih vodah in s tem zmanjšamo onesnaževanje.
To je vznemirljivo delo, saj se ta novi material proizvaja na zelo inovativen in poceni način iz naravno bogatih polimerov in industrijskih odpadnih stranskih proizvodov, ki se tako ali tako vedno zavržejo. Ta novi material se imenuje "organsko-anorganski hibrid« ni samo nizek strošek, je tudi trajnosten in obnovljiv in bi lahko dejansko izpodrinil aktivno oglje in postal prednostna izbira. Pri proizvodnji je celo porabil manj energije (»utelešena« energija) in tako pusti veliko nižji ogljični odtis. Ta material je tudi samostabilizirajoč in ne zahteva toplotne obdelave pri visokih temperaturah, poleg tega pa ga je mogoče povečati za različne poskuse. Tekoči testi nadalje kažejo, da ga je mogoče shraniti pri sobnih pogojih in da sčasoma postane bolj stabilen, medtem ko se sploh ne razgradi. Tako je zelo vsestranski in bi lahko imel širok spekter uporabe pri filtraciji zraka in vode. To ustvarja veliko upanja za boj proti onesnaževanju zraka in vode ter zaščito matere zemlje in človeštva.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Zanoletti A et al. 2019. Nov porozni hibridni material, pridobljen iz silicijevega dioksida in alginata za trajnostno zmanjšanje onesnaževal. Meje v kemiji. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060
