Metale ciężkie będzie można usunąć z wody za pomocą gąbki

metale ciężkie

Metale ciężkie stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego i ekosystemów na całym świecie, zwłaszcza te emitowane przez procesy przemysłowe. Ich obecność w wodzie, która jest m.in. spożywana przez ludzi i zwierzęta, to istotny problem i może prowadzić do szerokiego spektrum negatywnych skutków zdrowotnych, takich jak: opóźnienie rozwoju, uszkodzenie nerek, zwiększone ryzyko nowotworów i uszkodzenia wątroby czy płuc. W przypadku dużego stężenia i długiego czasu ekspozycji istnieje nawet ryzyko śmierci.

Metale ciężkie i ich występowanie w wodzie

Powszechnie występujące w wodzie metale ciężkie to mangan, ołów, arsen, chrom i miedź. Według Programu Środowiskowego ONZ prawie 40% zbiorników wodnych w 89 krajach jest silnie zanieczyszczonych, w tym właśnie metalami ciężkimi. Największe zagrożenie, według oceny ryzyka z 2019 r., występuje w wodzie pitnej i wodach gruntowych w Meksyku, Arabii Saudyjskiej, Indiach, Bangladeszu, Chinach, Chile, Tajlandii i Iranie. Na przykład w Sonora w Meksyku około 43% próbek wody pitnej ze zbiorników magazynowych i studni miało podwyższone poziomy kadmu, arsenu, rtęci, miedzi, ołowiu .

Stężenia kadmu, ołowiu i miedzi w wodzie pitnej w dziesięciu miastach Arabii Saudyjskiej przekraczały wartość zalecaną. W Indiach średnie stężenia arsenu, manganu, chromu, ołowiu, niklu i cynku w wodzie pitnej były wyższe niż wytyczne WHO, a w Bangladeszu aż 42,1% próbek wody miało stężenie arsenu  powyżej 50 μg/l.

Te przerażające liczby pokazują, dlaczego nasza planeta boryka się z poważnym kryzysem wodnym, a problem ten narasta z każdym dniem. Przewiduje się, że do roku 2030 zapotrzebowanie na słodką wodę przekroczy globalną podaż.

Postęp w dziedzinie nanotechnologii w detoksykacji wody

W ostatnich latach naukowcy dokonali znaczących postępów w dziedzinie nanotechnologii, zwłaszcza w projektowaniu adsorbentów służących do detoksykacji wody i odzyskiwania cennych metali. Nanomateriały wykazują unikalne właściwości adsorpcyjne, które umożliwiają efektywne usuwanie metali ciężkich z zanieczyszczonej wody. Niestety stosowanie nanomateriałów na dużą skalę i ich dobranie do konkretnych zastosowań dotychczas stanowiło prawdziwe wyzwanie.

Inżynierowie z Northwestern University w Illinois wprowadzili na rynek eksperymentalną gąbkę, która usuwa metale ciężkie, w tym toksyczne (np. ołów) i krytyczne (np. kobalt), z zanieczyszczonej wody, pozostawiając ją bezpieczną do spożycia. Wyniki badań zostały opublikowane 10 maja br. w czasopiśmie „ACS ES&T Water”. Ta nowa technologia opiera się na wcześniejszych badaniach prowadzonych przez zespół naukowców, których celem było opracowanie wysoce porowatych materiałów do rekultywacji środowiska.

Vinayak Dravid, autor badań, i jego zespół opracowali innowacyjne rozwiązanie w dziedzinie rekultywacji środowiska poprzez stworzenie materiału o wysokiej porowatości. Już w maju 2020 r. zespół zaprezentował gąbkę, która doskonale radzi sobie z usuwaniem wycieków oleju. Jednak naukowcy szybko zauważyli, że może ona usuwać tylko olej, a nie toksyczne metale ciężkie, nieodłączny element wycieku. Wystarczyło pokryć ją ultracienką warstwą nanocząsteczek, by osiągnąć pożądane rezultaty.

Metale ciężkie możliwe do usunięcia dzięki powłoce getytu z domieszką manganu

Podczas badań naukowcy przetestowali wiele różnych rodzajów nanocząstek i odkryli, że najbardziej efektywna jest powłoka zrobiona z getytu z domieszką manganu. Jej produkcja jest niedroga, a niezbędne składniki łatwo dostępne. To oznacza, że technologia ta może być wykorzystywana na szeroką skalę i może sprostać potrzebom przemysłowym i środowiskowym.

Wykorzystanie jej może prowadzić do zmniejszenia kosztów związanych z usuwaniem metali ciężkich. A co najważniejsze, nanocząstki getytu domieszkowane manganem są nietoksyczne dla ludzi oraz mają właściwości, które są niezbędne do selektywnej remediacji metali ciężkich. Ich struktura pozwala na wybiórcze wiązanie i usuwanie metali ciężkich, jednocześnie pozostawiając inne składniki środowiskowe w stanie nienaruszonym. To umożliwia bardziej precyzyjne i skuteczne oczyszczanie.

Tak opracowaną mieszanką materiałów getytowych z manganem i innymi rodzajami nanocząstek naukowcy pokryli łatwo dostępne na rynku gąbki celulozowe. Następnie spłukali je wodą, aby usunąć luźne cząstki i zanurzyli w zanieczyszczonym zbiorniku. Powlekane gąbki są zdolne do skutecznego wychwytywania jonów ołowiu.

Po zakończonym procesie filtrowania ołowiu, gąbkę przepłukano lekko kwaśną wodą w celu uwolnienia zebranych jonów i przygotowania jej do ponownego użycia. Dzięki temu cykl może być powtarzany. Chociaż wydajność gąbki spada, nadal jest w stanie usunąć ponad 90% jonów ołowiu z próbek w kolejnych cyklach. Ta innowacyjna technologia wielokrotnego użytku tworzy perspektywę dla zrównoważonego oczyszczania wody i rekultywacji środowiska.

Gąbka wielkokrotnego użytku szansą na skuteczne i niedrogie filtrowanie wody

Odkrycie inżynierów z Northwestern University może mieć znaczący wpływ na dostęp do czystej wody pitnej oraz na rekultywację środowiska. Odkrycie gąbki wielokrotnego użytku, która usuwa metale ciężkie i opracowanie nowych wytycznych to kluczowe kroki w kierunku dostarczenia niedrogiego i łatwego w użyciu urządzenia do filtracji wody w domach lub do rekultywacji środowiska dla różnych gałęzi przemysłu. Gąbka wielokrotnego użytku może znacznie zmniejszyć koszty związane z zakupem i wymianą tradycyjnych filtrów, co czyni ją atrakcyjnym rozwiązaniem dla osób poszukujących przystępnych cenowo i efektywnych rozwiązań do oczyszczania wody.

Oczyszczanie wody stanowi niezwykle istotne zagadnienie, które stale ewoluuje. W jednym z moich wcześniejszych artykułów omówiłam jeden ze sposobów, jak radzić sobie z problemem zanieczyszczonej wody bakteriami. Jednakże, badania w tej dziedzinie nieustannie postępują, o czym na pewno będziemy informować w kolejnych wydaniach “Wodnych Spraw”.

Używamy plików cookie, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z Internetu. Zgadzając się, zgadzasz się na użycie plików cookie zgodnie z naszą polityką plików cookie.

Close Popup
Privacy Settings saved!
Ustawienie prywatności

Kiedy odwiedzasz dowolną witrynę internetową, może ona przechowywać lub pobierać informacje w Twojej przeglądarce, głównie w formie plików cookie. Tutaj możesz kontrolować swoje osobiste usługi cookie.

These cookies are necessary for the website to function and cannot be switched off in our systems.

Technical Cookies
In order to use this website we use the following technically required cookies
  • wordpress_test_cookie
  • wordpress_logged_in_
  • wordpress_sec

Cloudflare
For perfomance reasons we use Cloudflare as a CDN network. This saves a cookie "__cfduid" to apply security settings on a per-client basis. This cookie is strictly necessary for Cloudflare's security features and cannot be turned off.
  • __cfduid

Odrzuć
Zapisz
Zaakceptuj

music-cover