Nanooczyszczanie

Dwa najbardziej powszechne i jednocześnie niezwykle cenne, bo niezbędne do życia, zasoby naturalne to woda i powietrze. Są one coraz bardziej zanieczyszczone za sprawą ludzkiej aktywności, w szczególności przemysłowej, generującej zatrważające ilości odpadów zawierających wiele toksycznych związków chemicznych. Wiele z nich jest groźnych dla człowieka – są m.in. przyczyną wielu poważnych chorób m.in. nowotworowych. Nawet jeśli niektóre lotne, toksyczne związki nie są przez nas bezpośrednio wdychane, powietrze jest pełne wilgoci będącej ich nośnikiem, a ta prędzej czy później ulega skropleniu i przedostaje się do gruntu. W efekcie, zanieczyszczenia o wiele trudniej usunąć ze środowiska, ponieważ ich transmisja oraz obieg jest powszechny i bardzo szybki.

Ze względu na ogromną skalę problemu, powszechnie stosowane metody usuwania szkodliwych związków chemicznych nie są wystarczające. Dlatego też potrzebne są nowatorskie i skuteczne rozwiązania, a jednym z nich jest nanotechnologia.

Nanomateriały mają w porównaniu do materiałów o większych rozmiarach niezwykle aktywną powierzchnię. Chociaż tylko niektóre nie są cytotoksyczne, to ich różnorodność stale rośnie i coraz więcej z nich może być zastosowana do unieszkodliwiania zanieczyszczeń w środowisku. Naukowcy z IChF PAN zaproponowali do skutecznej detoksykacji różnych związków w powietrzu i wodzie zastosowanie stabilnego chemicznie i nisko toksycznego związku – dwutlenku tytanu (TiO2 P-25) i połączenia go ze związkami węgla tj. zredukowanym tlenkiem grafitu (rGO).

TiO2 działa jako fotokatalizator, który może eliminować bardzo wiele zanieczyszczeń chemicznych, w tym związki organiczne, a nawet drobnoustroje. Ponadto jego synteza jest opłacalna ekonomicznie, a sam materiał nie ulega degradacji pod wpływem czynników atmosferycznych czy światła. Dodatkowo, badacze zmodyfikowali nanocząstki TiO2: w celu uzyskania nanometrycznych rolek zwinęli je za pomocą ultradźwięków. Dzięki takiemu zabiegowi ma on lepsze właściwości fotokatalityczne. Taki materiał staje się także skuteczny sorbentem, który jest w stanie wyłapywać molekuły pomiędzy poszczególnymi warstwami nanorolek.

– Nasz kompozyt unieszkodliwia nawet środki bojowe, tj. gaz musztardowy. Może być także wykorzystany jako katalizator do zastosowania w przetwarzaniu biomasy – mówi dr Dimitrios A. Giannakoudakis, pierwszy autor pracy opublikowanej w „Chemical Engineering Journal”.

____________________________________________

źródło: Instytut Chemii Fizycznej PAN
zdjęcie: Grzegorz Krzyżewski/IChF PAN