Yeni Nanofiber Malzeme Atık Suyu Temizleme Gücüne Sahip
Cornell Üniversitesi’ndeki malzeme bilimi insanları ve biyoelektrokimya mühendisleri atık sudaki kirleticileri temizlemek için yenilikçi ve maliyet açısından rekabetçi bir elektrot malzemesi yarattı.
Araştırmacılar elektro-eğirilmiş karbon nanofiber elektrotlar oluşturdu ve şu an piyasada bulunan karbon kumaş elektrotları ile rekabet edebilmesi amacı ile PEDOT adı verilen bir iletken polimerle kapladı. PEDOT kaplaması uygulandığında, Geobacter sulfurreducens bakterisinin elektriksel olarak aktif bir tabakası doğal olarak elektrot üzerinde büyüyor.
PEDOT ile kaplanmış karbon nanofiberlerin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüsü. Fotoğraf: Juan Guzman ve Meryem Pehlivaner.
İletken nanofiberler, atık sudaki kirleticileri sindirerek elektronları serbest bırakan ve sonra bu elektronları elektroda transfer ederek elektrik üreten bu bakteriler için uygun bir yüzey oluştururlar. Bu araştırma, Journal of Power Sources‘da yer alan bir makalede rapor edilmiştir.
Cornell’de Biyoloji ve Çevre Mühendisliği alanındaki doktora adayı eş başyazar Juan Guzman, “Elektrotların yapımı şu anda pahalı ve bu malzeme elektrotların fiyatını düşürebilir, kirli suyun temizlenmesini kolaylaştırabilir”, dedi. Mikroskop altında karbon nanofiber bir bulaşık bezine benziyor.
Elektrot, şu anda Northeastern Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan eş başyazar Meryem Pehlivaner ile Fiber Bilimi profesörü ve Cornell İnsan Ekolojisi Üniversitesi’nin dekan yardımcısı kıdemli yazar Margaret Frey tarafından yapıldı. Pehlivaner, elektrospinning ve karbonizasyon prosesleri yoluyla karbon nanofiberleri üretti. Birkaç saatlik elektrospinning işleminden sonra çıplak gözle görülebilen kalın bir nanofiber tabaka ortaya çıkıyor.
Pehlivaner, atık suyun işlenmesinde ve elektrik enerjisi üretiminde karbon nanofiber elektrotların eş zamanlı olarak kullanılması konusunda işbirliği yapmak için Guzman ve Cornell’daki Biyoloji ve Çevre Mühendisliği profesörü olan kıdemli yazar Lars Angenent ile iletişime geçti. Özelleştirilebilir karbon nanofiber elektrot, yüksek gözeneklilik, yüzey alanı ve bakterilerle biyouyumluluğu nedeniyle bu uygulama için ideal olduğunu kanıtladı. Araştırmacılara göre, nanofiberlerin PEDOT ile kaplanması yeteneklerini daha da geliştiriyor.
Guzman, atık su arıtma tesislerinin bu yeni arıtma yöntemini henüz kullanmadığını söyledi. Elektrottaki bakteriler büyük ölçüde, kirletici maddeleri akan atık sudan yakalayabilir ve parçalayabilirler. Böyle bir teknoloji atık su arıtımını, sistemlerin daha az arazi almasına ve verimliliği arttırmasına olanak sağlayarak iyileştirebilir.
Angenent, bunun gibi konseptlerin fakültenin ve öğrencilerin iletişim kurmak ve iş birliği yapmak istedikleri kampüslerde olduğunu söyledi. “Bu radikal işbirliğini tanımlıyor” dedi. “Atık suyun temizlenmesinin daha iyi ve biraz daha ucuz olmasını sağlayacak bir fikirden –iyi kötü bir önseziydi- gerçeği yaratmak için çevre mühendisleri ile konuşan, iki çok farklı Cornell Üniversitesi’nden, fiber bilimcilerimiz var.”
Kaynak : materialstoday.com
