Zespół z Uniwersytetu Missouri opracował metodę eliminacji większości nanoplastików z wody przy użyciu przyjaznych dla środowiska rozpuszczalników, odpowiednich zarówno do zastosowań w wodzie słodkiej, jak i słonej.
Nanoplastiki to wyłaniający się wróg ludzkiego zdrowia. Nanoplastiki, znacznie mniejsze niż średnica przeciętnego ludzkiego włosa, są niewidoczne gołym okiem.
Nanoplastiki, powiązane z chorobami układu krążenia i układu oddechowego u ludzi, w dalszym ciągu gromadzą się w zbiornikach wodnych na całym świecie, w dużej mierze niezauważone. Wyzwaniem pozostaje opracowanie opłacalnego rozwiązania pozwalającego pozbyć się nanoplastików, pozostawiając czystą wodę.
Teraz naukowcy z Uniwersytetu Missouri opracowali rewolucyjne rozwiązanie na bazie cieczy, które eliminuje z wody ponad 98% tych mikroskopijnych cząstek plastiku. Metoda ta, opisana szczegółowo w nowym badaniu opublikowanym w Stosowane materiały inżynieryjne ACSobiecuje znaczny postęp w technologii oczyszczania wody.
„Nanoplastiki mogą zakłócać ekosystemy wodne i przedostawać się do łańcucha pokarmowego, stwarzając ryzyko zarówno dla dzikiej przyrody, jak i ludzi” – powiedziała Piyuni Ishtaweera, niedawna absolwentka, która kierowała badaniem, zdobywając doktorat z nanochemii i chemii materiałów w Mizzou. „Mówiąc laikiem, opracowujemy lepsze sposoby usuwania z wody zanieczyszczeń, takich jak nanoplastiki”.
Innowacyjne Metody Oczyszczania
Nowatorska metoda — wykorzystująca hydrofobowe rozpuszczalniki wykonane z naturalnych składników — nie tylko oferuje praktyczne rozwiązanie palącego problemu zanieczyszczeń nanoplastikami, ale także toruje drogę do dalszych badań i rozwoju w zakresie zaawansowanych technologii oczyszczania wody.
„Nasza strategia wykorzystuje niewielką ilość designerskiego rozpuszczalnika do absorpcji cząstek plastiku z dużej objętości wody” – powiedział Gary Baker, profesor nadzwyczajny na Wydziale Chemii Mizzou i współautor badania. „Obecnie możliwości tych rozpuszczalników nie są dobrze poznane. W przyszłych pracach zamierzamy określić maksymalną pojemność rozpuszczalnika. Ponadto zbadamy metody recyklingu rozpuszczalników, umożliwiając ich wielokrotne wykorzystanie, jeśli zajdzie taka potrzeba”.
Skalowanie i przyszłe zastosowania
Początkowo rozpuszczalnik osadza się na powierzchni wody, tak jak olej unosi się na wodzie. Po zmieszaniu z wodą i pozostawieniu do ponownego rozdzielenia rozpuszczalnik wypływa z powrotem na powierzchnię, unosząc nanoplastiki w swojej strukturze molekularnej.
W laboratorium badacze po prostu za pomocą pipety usuwają rozpuszczalnik zawierający nanoplastik, pozostawiając czystą wodę niezawierającą plastiku. Baker powiedział, że przyszłe badania będą miały na celu zwiększenie skali całego procesu, tak aby można go było zastosować do większych zbiorników wodnych, takich jak jeziora, a ostatecznie oceany.
Implikacje i kolejne kroki
Ishtaweera, która obecnie pracuje w amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków w St. Louis, zauważyła, że nowa metoda jest skuteczna zarówno w wodzie słodkiej, jak i słonej.
„Te rozpuszczalniki są wykonane z bezpiecznych, nietoksycznych składników, a ich zdolność do odpychania wody zapobiega dodatkowemu zanieczyszczeniu źródeł wody, co czyni je rozwiązaniem wysoce zrównoważonym” – stwierdziła. „Z naukowego punktu widzenia tworzenie skutecznych metod usuwania sprzyja innowacjom w technologiach filtracyjnych, zapewnia wgląd w zachowanie nanomateriałów i wspiera rozwój świadomej polityki środowiskowej”.
Zespół Mizzou przetestował pięć różnych rozmiarów polistyrennanoplastiki na bazie nanoplastików, powszechnie stosowanego rodzaju tworzyw sztucznych używanych do produkcji kubków styropianowych. Wyniki ich badań przewyższają wyniki poprzednich badań, które w dużej mierze skupiały się na tylko jednym rozmiarze cząstek plastiku.
Odniesienie: „Ekstrakcja nanoplastików z wody za pomocą hydrofobowych rozpuszczalników głębokiej eutektyki” autorstwa Piyuni Ishtaweera, Colleen L. Ray, Wyland Filey, Garrett Cobb i Gary A. Baker, 4 czerwca 2024 r., Stosowane materiały inżynieryjne ACS.
DOI: 10.1021/acsaenm.4c00159
