به عنوان بخشی از تجدیدنظر در قانون حمایت از آب، کنگره ایالات متحده در سال ۲۰۱۴ تصمیم گرفت که تصفیه خانه ها و شرکتهای تصفیه آب، برای از بین بردن ریزآلودگی ها مراحل اضافی بیشتری را به فرآیند تصفیه آب، بیافزایند. این کار با هدف از بین بردن تمام ریزآلاینده های موجود در آبهای تصفیه شده تا سال ۲۰۴۰ در ایالات متحده صورت گرفت. هر چند بودجه این کار – برای تصفیه خانه های منتخب- در اصل تامین شده است، اما از بین بردن ریزآلاینده ها و ریز پلاستیک ها برای کارخاانه بهره بردار و تصفیه کننده پساب، به چالشی بدل شده است. چرا که نیازمند تکنولوژی های مدرن و نوینی است که پیچیدگی زیاد دارند و عموما مبنتی بر ازن، کربن فعال یا نو هستند.
نانو ذرات به تخریب کمک می کنند!
حالا، محققان انستیتو رباتیک و سیستم های هوشمند دانشگاه ETH زوریخ، یک رویکرد ظریف را توسعه داده اند که می تواند اجازه دهد تا این مواد راحت تجزیه شده و از بین بروند. آنها با استفاده از نانوذرات مولتی فروئیک، موفق به القای تجزیه مواد شیمیایی در پساب ها و آبهای آلوده شده اند. در اینجا نانوذرات، به صورت مستقیم در واکنش شیمیایی دخیل نیستند، بلکه تنها به عنوان یک کاتالیزور عمل می کنند، سرعت تبدیل پس ماندها را به ترکیبات بی ضرر افزایش می دهند.
“سالوادور پانه – Salvador Pané” به عنوان کسی که نقش کلیدی در این تحقیقات بازی کرده است، توضیح می دهد: ” نانوذرات در واکنش های شیمیایی به عنوان کاتالیزور در بسیاری از صنایع به کار می روند. اکنون ما موفق شده ایم تا نشان دهیم، که آنها همچنین می توانند برای تصفیه فاضلاب و پسابها نیز مفید باشند. ”
کاهش ۸۰ درصدی!
محققان برای آزمایش های خود از محلول های آبی حاوی مقادیر کمیاب پنج داروی متداول استفاده کردند. این آزمایشات تایید کردند که نانوذرات می توانند غلظت این مواد را در آب دست کم ۸۰ درصد کاهش دهند.
فجر مشتاق دانشجوی دوره دکترا در این گروه، بر اهمیت این نتایج تاکید می کند: ” این مواد شامل دو ترکیب هستند که با استفاده از روش مبتنی بر ازن هم قابل حذف نیستند. ”
شیانگ ژونگ چن، یک عضو دیگر که در این پروژه مشارکت داشته است، می گوید: ” به صورت شگفت آوری، ما می توانیم به طور دقیق میزان خروجی کاتالیزور و نانوذرات را با استفاده از میادین مغناطیسی تعیین کنیم. این ذرات دارای هسته هایی با جنس فریت کبالت هستند که توسط یک دسته پوسته مانند فریت بیسموت احاطه (محاصره) می شوند، اگر از یک مبدا مغناطیسی متناوب خارجی، یک میدان مغناطیسی اعمال شود، برخی از ذرات بار منفی و سایر آنها بار مثبت پیدا می کنند. این بارها مجر به تشکیل گونه های فعال و واکنش پذیر اکسیژن در آب می شوند، که می توانند آلودگی های آلی را شکسته و به ترکیبات بی ضرر تبدیل نمایند.
چن ادامه می دهد، سپس نانوذرات مغناطیسی با استفاده از میدان مغناطیسی به راحتی از آب خارج می شوند.
پاسخ مثبت صنعت
محققان اعتقاد دارند که این رویکرد نوید بخش است و با استناد به این نکته که اجرای فنی این روش، بسیار آسانتر از روش تصفیه فاضلاب مبتنی بر ازن می باشد، ادامه می دهند که صنعت فاضلات به یافته های ما بسیار علاقمند است.
با این حال مدتی طول خواهد کشید، تا این روش در عمل مورد استفاده قرار گیرد، زیرا تاکنون فقط در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. به هر حال، مشتاق می گوید: قبلا برای یک پروژه BRIDGE که به صورت مشترک قرارست توسط بنیاد ملی سویس و انستیتو اجرایی شود، بودجه تصویب شده است. این پروژه با هدف حمایت از انتقال این متد به کاربردهای عملی تامین شده است.
توضیح تصویر: همانطور که مشاهده می کنید، تصویر سمت چپ محلول پساب را قبل از فرآیند جدید و تصویر سمت راست، محلول را بعد از فرآیند نشان می دهد.
