Naukowcom z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk udało się opracować efektywny i tani adsorbent zdolny oczyszczać powietrze z różnych toksycznych związków. Potencjalnie, przy odpowiedniej modyfikacji, technologię można by wykorzystać nie tylko do oczyszczania powietrza, ale także wody i gleby.
Nowy materiał, który może pochłaniać różnego rodzaju toksyczne związki, opracowali naukowcy pod kierownictwem prof. Juana Carlosa Colmenaresa z Instytutu Chemii Fizycznej PAN. Wyniki badań opisano na łamach „Chemical Engineering Journal”.
Opracowany materiał, jak przyznał w komunikacie opublikowanym na stronach internetowych IChF PAN prof. Colmenares, może nie tylko absorbować toksyczne opary z powietrza, ale też rozbijać je na mniej toksyczne związki, dzięki jego właściwościom fotokatalitycznym. Materiał składa się z dwóch stosunkowo tanich i łatwych do pozyskania substancji: dwutlenku tytanu i tlenku grafitu.
- Chcieliśmy, żeby nasz wynalazek był powszechnie dostępny, a do tego przyjazny środowisku – przyznał cytowany w komunikacie Colmenares.
Materiał ten pierwotnie miał znaleźć zastosowanie, jako dodatkowa warstwa w maskach przeciwgazowych dla żołnierzy. Ale z czasem okazało się, że można go również wykorzystać nanosząc go na mundury chroniące żołnierzy przed gazowymi toksynami na polu walki. Choć tutaj uwidaczniają się pewne ograniczenia. Materiał równie dobrze radzi sobie z pochłanianiem toksyn zarówno w dzień, jak i w nocy, ale unieszkodliwianie gazów bojowych wymaga oświetlenia. To zmusza do użytkowania pokrytych materiałem mundurów wyłącznie w słoneczny dzień. Można ten problem rozwiązać przez zamontowanie na mundurach dodatkowego oświetlenia, które uaktywniałoby fotokatalizę.
Wykorzystany w nowym materiale tlenek grafitu wyłapuje toksyny. Drugi składnik materiału, czyli dwutlenek tytanu, unieszkodliwia je, dzięki fotokatalizie. Te dwa składniki do współpracy zmuszają ultradźwięki, które znacząco zwiększają także aktywną powierzchnię materiału. Wprowadzają też do niej defekty, co sprawia, że skuteczność w unieszkodliwianiu toksyn z powietrza rośnie.
- Dzięki falom ultradźwiękowym udało nam się uzyskać świetne rozproszenie cząstek, a warstwa tlenku grafitu szczelnie otula powierzchnię dwutlenku tytanu – wyjaśnił prof. Colmenares.
Choć sam wynalazek powstał z zamiarem wykorzystania go na polu walki, to potencjalne zastosowania materiału mogą być o wiele szersze. Można by na przykład szyć uniformy chroniące pracowników fabryk przed toksycznymi wyziewami. Jak przyznał Colmenares, do wyprodukowania kombinezonu przeznaczonego dla przemysłu wystarczą miligramowe ilości nowego nanomateriału, o ile byłyby równomiernie rozproszone. Dodał też, że tkaniny, na które mogłyby być nośnikiem wynalazku, musiałyby być raczej poliestrem niż lnem czy bawełną.
Choć badacze z IChF PAN jeszcze nie sprawdzali innych możliwości zastosowania swojego wynalazku, to przyznają, że potencjalnie, przy odpowiedniej modyfikacji, technologię można by wykorzystać nie tylko do oczyszczania powietrza, ale także wody i gleby. Wszystko zależy od tego, czy uda im się osadzić opracowany materiał na potencjalnych nośnikach. Jak przyznali autorzy wynalazku, nie chcieliby podczas oczyszczania wody wzbogacić jej o tlenek grafitu czy dwutlenek tytanu.
Gdyby badaczom udało się pokonać tę przeszkodę, możliwości stałyby się praktycznie nieograniczone. - Na razie celujemy w oczyszczalnie ścieków. Fotokataliza i nanokompozyty mogą działać tam, gdzie dla mikrobów otoczenie jest zbyt toksyczne – powiedział Colmenares. W komunikacie wspomniano również, że dzięki nowemu materiałowi, być może udałoby się zneutralizować zalegające na dnie Bałtyku chemikalia z II Wojny Światowej.
Autorzy wynalazku przyznali, że zdecydowanie większym wyzwaniem byłaby fotokataliza gleby. Jednak mogłoby się to udać przy odpowiednim mieszaniu, napowietrzaniu, naświetlaniu i właściwym fotokatalizatorze, opracowanym np. tylko do rozkładania herbicydów albo pestycydów.
"Czystsze powietrze jest w zasięgu ręki. Na czystszą wodę i glebę trzeba nam będzie poczekać nieco dłużej, ale naukowcy z IChF PAN są dopiero na początku krucjaty o lepsze, czystsze środowisko” - czytamy w komunikacie.
Źródło: IChF PAN, fot. IChF PAN/ Grzegorz Krzyżewski
