تصفیه آب با روشی مشابه فناوری سلول‌های خورشیدی
به نقل از ساینس دیلی، ریزآلاینده‌های موجود در آب اغلب هورمون‌هایی هستند که در محیط تجمع می‌کنند و ممکن است اثرات منفی بر انسان و حیوانات داشته باشند. پژوهشگران “مؤسسه فناوری کارلسروهه” (KIT) و “مؤسسه مهندسی سطح لایب‌نیتس” (IOM) در آلمان، اکنون فرآیندی را برای تخریب فتوکاتالیستی این آلاینده‌ها هنگام عبور از غشاهای پلیمری ابداع کرده‌اند. تابش نور، به بروز یک واکنش شیمیایی می‌انجامد که در نتیجه آن، هورمون‌های استروئیدی روی غشاهای پوشیده‌شده با دی‌اکسید تیتانیوم تجزیه می‌شوند.
در هر جایی که انسان‌ها زندگی می‌کنند، هورمون‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این هورمون‌ها در موارد گوناگونی مانند داروهای ضد بارداری یا مواد کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و به فاضلاب وارد می‌شوند. هورمون‌های استروئیدی مانند هورمون‌های جنسی و کورتیکواستروئیدها ممکن است در محیط تجمع کنند و تأثیر منفی بر انسان‌ها و حیوانات بگذارند، زیرا رشد رفتاری و باروری را مختل می‌کنند. به عنوان نمونه، هورمون‌های جنسی ممکن است باعث شوند که ماهی نر، ویژگی‌های جنسی ماهی ماده را داشته باشد. بنابراین مهم است که هورمون‌ها پیش از این که دوباره وارد چرخه آب طبیعی شوند که از آن آب آشامیدنی استخراج می‌شود، همراه با سایر ریزآلاینده‌ها از پساب حذف شوند.
پروفسور “آندریا آیریس شفر” (Andrea Iris Schäfer)، از پژوهشگران این پروژه گفت: تامین آب آشامیدنی سالم در حال حاضر یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در سراسر جهان است. ریزآلاینده‌ها تهدید بزرگی برای آینده ما به شمار می‌روند، زیرا باروری و عملکرد مغز ما را مختل می‌کنند.
فناوری سلول‌های خورشیدی
“شفر” سال‌ها فرآوری آب با نانوفیلتراسیون را بررسی کرده است. برای این منظور، از غشاهای پلیمری با منافذی به اندازه نانومتر استفاده می‌شود. با وجود این، نانوفیلتراسیون به فشار بالا و در نتیجه، انرژی زیادی نیاز دارد. علاوه بر این، ریزآلاینده‌ها ممکن است در غشای پلیمری تجمع کنند و به تدریج وارد آب تصفیه‌شده شوند. حتی اگر آلاینده‌ها به طور کامل جدا شوند، ممکن است جریانی از آلاینده‌های متمرکز به وجود بیاید و به تصفیه بیشتر نیاز داشته باشد.
“شفر” از فناوری سلول‌های خورشیدی الهام گرفت که زمینه کار پروفسور “برایس ریچاردز” (Bryce Richards)، پژوهشگر مؤسسه فناوری کارلسروهه بوده است. ایده “شفر”، پوشاندن غشاهای پلیمری با دی‌اکسید تیتانیوم و طراحی غشاهای فوتوکاتالیستی بود. در این ایده، نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم روی غشاهای میکروفیلتراسیون اعمال می‌شوند که منافذ آنها تا حدودی بزرگتر از غشاهای تهیه‌شده با نانوفیلتراسیون است.
سپس تابش نور، یک واکنش شیمیایی را ایجاد می‌کند که در نتیجه آن، هورمون‌های استروئیدی روی غشاها تجزیه می‌شوند. “شفر” و همکارانش اکنون ایده خود را محقق کرده و فناوری جدیدی را ارائه کرده‌اند.
“شفر”، پژوهش خود و همکارانش را در این جمله خلاصه کرد: “ما یک کاتالیزگر برای آب ابداع کرده‌ایم”.
پژوهشگران اکنون در نظر دارند که با کاهش زمان مورد نیاز و انرژی مصرفی، فناوری خود را بهبود ببخشند.
این پژوهش در مجله “Nature Nanotechnology” به چاپ رسید.
