Daha Temiz Hava, Su ve Toprak İçin Nanomateryal

Fotoğraf: IPC PAS bilim adamları tarafından oluşturulan nano kalkana karşı toksik kimyasalların hiçbir şansı yoktur. Fotoğraf, Front Modlin şirketinin sitesinden alınmıştır. Kredi: IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Çevremizdeki hava giderek daha fazla kirleniyor. Birçok bilim insanının onu arındırmanın bir yolunu bulmaya çalışmasına şaşmamalı. Polonya Bilimler Akademisi Fiziksel Kimya Enstitüsü’nden (IPC PAS) Profesör Juan Carlos Colmenares liderliğindeki uluslararası bir ekibin çalışmaları sayesinde, bu hedefe bir adım daha yaklaştık. Ekip, çeşitli toksik bileşiklerden havayı ucuz ve etkili bir şekilde temizleyebilen etkili bir reaktif adsorban yapmanın bir yolunu buldu.

Profesör Colmenares, “En önemlisi laboratuvarda yaptığımız malzemedir ” diyor. “Sadece toksik buharları havadan adsorbe etmekle kalmaz, aynı zamanda fotokatalitik özellikleri sayesinde onları daha az toksik elementlere parçalar.” Ekip tarafından yapılan malzeme, oldukça ucuz ve elde edilmesi kolay iki bileşikten oluşur: titanyum dioksit ve grafit oksit. Profesör, “bunu yaygın olarak kullanılabilir hale getirmeyi ve çevre dostu olmasını amaçladık” diye açıklıyor. Buradaki yenilik, iki analogun —biri organik ve biri inorganik— işbirliği yapması için ultrason kullanmaktı. Organik muadili toksik parçacıkları yakalar ve inorganik olan fotokataliz ile onları yok eder. Ultrasonik manipülasyon ayrıca, yeni malzemenin aktif yüzeyini ve kimyasal heterojenliğini önemli ölçüde genişleterek, havadaki “kötü adamlara” karşı daha yüksek detoksifikasyon verimliliği sağlar.

Profesör Colmenares, “Ultrason dalgaları sayesinde mükemmel bir dağılım elde ediyoruz ve grafit oksit tabakası titanyum dioksit yüzeyine dayanıyor” diyor. Başlangıçta, araştırmacılar bu malzemeyi askerlerin gaz maskeleri için ek bir filtre tabakası olarak veya kumaşlara dahil etmeyi planladılar ve bir askeri savaş alanındaki zehirli gaz halindeki kimyasallardan koruyacak üniformalar yaptılar. Bütün bunlar, havanın güneşli olması ve giysilerin fotokatalizi aktive eden ek LED ışıkları olması koşulları altında gerçekleşti. Bununla birlikte, karanlıkta bile yüksek emilim elde edilebilir.

Buluş, kimyasal savaş ajanları üzerinde test edilmiş olsa da, potansiyel uygulamaları çok daha geniş ve daha barışçıldır.

Örneğin, günlük olarak toksik buharlara maruz kalan işçiler için endüstriyel kıyafetler yapılabilir. Profesör, “bir takım elbise için sadece bir miligram yeterli olurdu. Tek dezavantajı, potansiyel kumaşların doğal pamuk veya keten yerine yapay polimerler olması gerektiğidir” diyor. Bilim insanları ayrıca, giysiler yıkandıkça nanomalzemelerini taşıyıcı kumaşa daha güvenli bir şekilde tutturmanın bir yolunu bulmak zorunda kalacaklardı. “Çevrede bulunan mikroplastiklerin yaklaşık %35’inin sentetik giysiler ve yıkanmış çamaşırlardan geldiğini biliyoruz. Nanomateryalimizin nehirlerde ve denizlerde bitmesini istemeyiz” diyor. “Sadece hava toksinlerini yok etme seviyesinde değil, aynı zamanda çevre dostu olmayı da hedefliyoruz.”

Kimya Mühendisliği Dergisi’nde yayınlanan mevcut çalışmanın baş yazarı Dimitrios A. Giannakoudakis ve uluslararası ekibin diğer üyeleri tarafından daha önce gösterildiği gibi, ultrasonikasyon ile aktif fazlar hem pamuk hem de karbon tekstillerinde hızlı ve istikrarlı bir şekilde bağlanabilir.

Yeterince değiştirilirse aynı teknoloji sadece havayı değil, aynı zamanda su ve toprağı da temizlemeye yardımcı olabilir. Profesör Colmenares, “bu olasılıkları henüz incelemedik” diyor, “ancak esas olarak nanomateryalimizi gelecekteki olası taşıyıcılara/substratlara güvenli bir şekilde bırakıp bırakamayacağımıza bağlı. Suyu toksinlerden arındırırken, bu oksitlerle kirletmek istememekle birlikte teoride ne TiO2 ne de grafit oksit insanlar için toksik olmasa da, nanotoksisite de istemeyiz” diye açıklıyor. “Sonuçta, okuldayken kim kurşun kalem çiğnememiştir?”

Eğer bu sorunu çözersek biz, “gökyüzü sınırdır” diyebiliriz. Yeni malzeme, kağıt ve kok endüstrilerindeki atık suları detoksifiye edebilir veya hatta Baltık Denizi’nin derinliklerinde yatan İkinci Dünya Savaşı’ndan kalma son derece toksik kimyasal silah kalıntılarını nötralize edebilir. Profesör, “şimdilik kanalizasyon tesislerini hedefliyoruz” diyor. “Fotokataliz ve nanokompozitler, mikropların yapamayacağı – ortam toksikliğinden kaynaklı olarak – yerlerde yardımcı olabilir.”

Toprağın fotokatalizi en büyük zorluktur. Fakat bu bile, örneğin herbisitleri veya pestisitleri çıkarmak için uygun karıştırma, aydınlatma ve uygun bir fotokatalist ile hayal edilebilir.

Temiz hava aktif ulaşılabilecek bir konumdadır. Daha temiz toprak ve suya ulaşmak adına optimum bir çözüm için biraz daha beklemek zorunda kalacağız. Ancak IPC PAN’dan bilim insanları, hepimiz için sürdürülebilir yaklaşımlarla daha iyi ve daha temiz bir çevre arayışına yeni başlıyorlar.

Kaynak : ichf.edu.pl