Lise Öğrencileri, Musluk Suyundaki Kurşunu Temizleyen Ucuz Bir Filtre Geliştirdi

Fotoğraf: Lise öğrencileri, bir musluğa takılan ve musluk suyundaki kurşunu temizleyen bir filtre (burada iç kısmı gösterilmiştir) geliştirdi.

Yeni nesil bilim insanları ve mucitler, toplumun sorunlarına çözüm bulmak için şimdiden yaklaşımlarda bulunuyorlar. Bugün, bir grup lise öğrencisi ve eğitmenleri, içme suyundaki kurşun kirliliği sorununa, bu zehirli metali temizleyen ucuz bir musluk eklentisi çözümünü bildiriyor. Şu anda piyasada bulunan geleneksel filtrelerin aksine onlarınki, biyolojik olarak parçalanabilen plastikten yapılmış bir kartuş içermektedir ve ömrünün ne zaman “bittiğini” musluk suyunu sarıya çevirerek bildirmektedir.

Araştırmacılar sonuçlarını Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS) bahar toplantısında sunacaklar.

Projenin baş araştırmacısı Rebecca Bushway, “Birkaç yıl önce Michigan’da bir kadının musluk suyunu açtığını gösteren bir video gördüm ve kahverengi su çıktı. Bu beni düşündürdü ve içme suyunda gerçekten güvenli bir kurşun seviyesi olmadığı için, kurşun nedeniyle kahverengiye dönmeden çok önce, suyunun kirlendiğini söyleyebilecek bir su filtresine sahip olmak güzel olmaz mıydı?” diyor.

ABD’de bazı borular düzeltilmiş olsa da milyonlarca ev, özellikle de düşük gelirli topluluklardakiler, hala kurşun içeren borulardan içme suyu alıyor. Suyun kimyası ideal değilse veya yüksek talep nedeniyle hızlı akarsa, borular paslanabilir. Aşındırıcı malzeme kurşun içerdiğinde, toksik metal suda çözülür veya pul pul dökülür, bu da onu koyu renk değişikliği ve bazen de görünür parçacıklar ile kirletir.

Eski borular kurşunsuz versiyonlarla değiştirilinceye kadar, filtreler bu kirleticinin musluk suyundan çıkarılmasına veya azaltılmasına yardımcı olabilir. Çeşitli kurşun filtrasyon sistemleri mevcut olmasına rağmen, yüksek maliyetleri ve büyük boyutları engel olabilir. Ayrıca, bunların çok azı değiştirilmeleri gerektiğine dair herhangi bir gösterge sağlar ve hiçbiri suyun ani bir sağlık riski oluşturabileceğini göstermez.

Barrie Orta ve Yüksek Okulu’nda fen bilgisi öğretmeni olan Bushway, lise kimya sınıfına yüksek sesle sudan kurşunu kolayca çıkarmak için ucuz bileşenlerden yapabilecekleri küçük bir filtrenin (kamp yaparken suyu arıtmak için yapılanlara benzer) olup olamayacağını merak etti. Öğrenciler bu fikirden heyecan duydular ve proje hakkında düşünmeye, COVID-19 kısıtlamalarının onları sınıftan uzak tuttuğu 2020’de başladılar. Ekip evdeyken sanal olarak bir araya geldi ve bir filtreyi bir lavabonun musluğuna vidalanacak bir ek için tasarımları tartıştı. Daha sonra 2021 bahar döneminde sınıfa döndüklerinde, biyolojik olarak parçalanabilen bir plastik kullanarak eklentiyi ve 3 inç uzunluğundaki bir filtre muhafazasını 3 boyutlu olarak yazdırdılar. Son aşamaları, kartuşları bir kalsiyum fosfat ve potasyum iyodür tozu karışımıyla doldurmaktı.

Bushway, “Kalsiyum fosfat önce suda çözünmüş kurşunla bağlanır daha sonra kurşun fosfat ve serbest kalsiyum oluşturur. Zararsız olan kalsiyum suda son bulur ve kurşun fosfat filtrede kalır. İnert bir katı olan kurşun fosfat, ünitenin altındaki naylon bir elek tarafından filtrenin içinde tutulur. Kalsiyum fosfatın reaksiyon kapasitesine ulaşıldığında, çözünmüş kurşun potasyum iyodür ile reaksiyona girer, bu da suyu sarıya çevirerek kurşunun mevcut olduğunu gösterir.” diye açıklıyor.

Kimyanın kendisi oldukça basit olsa da, su filtreleme sistemi için araştırmacıların amaçladığı şeyi yapmak karmaşıktı. Örneğin, kalsiyum fosfat topaklanma eğilimi gösterir, bu da aralarındaki reaksiyon hızının artmasına neden olur ve yüzey alanı azaldıkça aşağı inmesine neden olur. Bu nedenle, ekibin önde gelen öğrenci mühendisi, filtrenin içine altıgen eğimler yerleştirdi. Bushway, “Bu lise öğrencilerinden birinden gelen, suyun içinden geçerken spiral yapmasını sağlayacak ve tozun topaklanmasını önleyecek bir yeniliktir.” diyor.

Daha sonra öğrenciler, suyun dağıtıldığı filtre kartuşunun altına tek dalga boylu LED’li küçük bir spektrofotometre ekleyecekler. Planları, dedektör kurşun iyodürün sarı rengini belirlediği anda yanan bir gösterge ışığına sahip olmaktır. Bushway, bu rengin insan gözüyle algılanmadan önce bile, suda kurşun olduğunu göstereceğini söylüyor.

Takımın amacı, filtrelerini her biri 1 dolardan daha düşük bir fiyata yapmak ve satmaktır, ki Bushway bunu yapmak üzere olduklarını düşünüyor. Muhafazalar biyolojik olarak parçalanabilen plastik kullandığından, maliyet biraz daha yüksek olabilir, ancak malzeme filtrenin genel çevresel etkisini azaltmaya yardımcı olacaktır.  Bushway’e göre filtre geliştirme süreci oldukça tatmin ediciydi. “Nihayetinde, bu deneyim öğrencilere birileri için bir fark yaratabileceklerini ve bilimle çözebilecekleri problemler olduğunu gösterdi.” diyor.

Kaynak: phys.org