Daha Temiz Bir Su için Katalizör!
Sudaki mikro kirleticiler, çevrede biriken ve insanlarla hayvanlara negatif etkileri olan hormonlu ilaçlarıdır. Leipzig’deki Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ve Leibniz Yüzey Mühendisliği Enstitüsü (IOM) araştırmacıları, polimer zardan akan bu kirleticilerin fotokatalitik bozunmasında yeni bir süreç geliştirdiler. Çalışma Nature Nanotechnology’de yayınlandı. Işıkla ışımanın, titanyum dioksitle kaplanmış zardaki steroid hormonlarının bozunması sonucu bir kimyasal reaksiyonu tetiklemesiyle bu süreç geliştirildi.
İnsanların yaşamlarında, kontraseptiflerde veya tarım gibi birçok yerde kullanılan hormonlu ilaçlar atık suya girer. Cinsiyet hormonları ve kortikosteroidler gibi steroid hormonlar, çevrede birikebilir ve davranışsal gelişimle doğurganlığı bozdukları için insanları ve hayvanları olumsuz etkileyebilir. Cinsiyet hormonları, bir erkek balığın dişi gibi davranmasına sebep olabilir. Bu sebeple doğal su döngüsüne girmeden atık sulardan hormonlu ilaçları, diğer mikro kirliliklerle beraber kaldırmak önemlidir. KIT İleri Membran Teknolojisi Enstitüsü (IAMT) Başkanı Prof. Andrea Iris Schäfer, “Dünyadaki en büyük zorluklardan biri temiz içme suyunu sağlamaktır. Mikro kirlilikler doğurganlığımız ve beyin fonksiyonlarımızı bozdukları için geleceğimize büyük bir tehdittir” dedi.
Güneş Pili Teknolojisinden İlham Aldı
Schäfer yıllardır suyun nanofiltrasyonu üzerine çalıştı. Bunu gerçekleştirmek için, gözenekleri nanometre ölçekli olan polimer zarları kullandı. Ancak nanofiltreleme işlemi yüksek basınç ve bundan dolayı da yüksek enerji gerektirir. Dahası, mikro kirlilikler polimer zarlarda birikebilir ve filtrelenmiş suya yavaş yavaş girebilir. Kirlilikler tamamıyla kaldırılsa bile, konsantre kirleticilerin akışı devam edebilir ve daha fazla işlem gerektirir. Bu sebeplerden dolayı nanofiltreleme işleminden vazgeçerek yeni işlemler aramaya koyuldu.
KIT’den Prof. Bryce S. Richards’ın çalışma alanı olan Güneş pili teknolojisinden ilham alarak, Schäfer; titanyum dioksitle polimer zarları kaplamak ve fotokatalitik zarları tasarlamak fikrine sahipti. Bunun için: Fotokatalitik olarak aktif olan titanyum dioksit nanopartiküllerini, nanofiltrelemeden daha büyük gözeneklere sahip mikrofiltreleme zarlarına uyguladı. Işıkla ışımanın daha sonra kimyasal bir reaksiyonu tetiklediğini gördü ve bu kimyasal reaksiyon sonucunda steroid hormonları zarlar üzerinde bozabildi. IAMT’deki ekibi ve Leipzig’deki Leibniz Yüzey Mühendisliği Enstitüsü’nden (IOM) meslektaşlarıyla birlikte Schäfer, fikrini gerçekleştirdi ve Nature Nanotechnology’de yeni teknolojiyi anlattı.
Su için Katalizör
Schäfer, “Su için katalizör geliştirdik” diyerek çalışmasını özetledi. Fotokatalitik polimer zarları kullanarak, steroid hormonları sürekli akış modunda 4 ng/l’lik analitik tespit sınırına kadar çıkarıldı. Yani konsantrasyonları, DSÖ’nün yeni İçme Suyu Kılavuzu’nda verilen sınırlara (1 ng/l) çok yakındı. Araştırmacılar, şimdi ihtiyaç duyulan zamanı ve tüketilen enerjiyi azaltarak teknolojilerinin sınırlarını en uygun hale getirmeye çalışıyor. Ayrıca çalışmalarını doğal ışık kullanma üzerine yoğunlaştırdılar. Özellikle araştırmalarında, endüstriyel kimyasallar (perfloro-alkillenmiş ve poliflorlu maddeler (PFAS) vb.) veya pestisitler (glifosat vb.) gibi diğer kirleticileri fotokataliz yoluyla bozmayı amaçlamaktadır. Bir diğer amaçlarıysa bu teknolojiyi daha ileri seviyeye taşımak.
KAYNAK: sciencedaily.com
