Az amerikai MIT Vegyészmérnöki Tanszéke új megoldást dolgozott ki a mikroszennyező anyagok vízből való eltávolítására, amelyhez zwitterionos hidrogéleket fejlesztettek ki. A mikroszennyező anyagok olyan apró részecskék, amelyek károsíthatják az emberi egészséget és a környezetet. Növényvédő szerekben, nehézfémekben és szintetikus vegyi anyagokban találhatók leginkább. Nehéz eltávolítani őket a vízből, mivel sokfélék, tartósan megmaradnak, és gyakran alacsony koncentrációban találhatók.

Kutatók szerint különösen a perfluor- és polifluor-tartalmú alkil anyagok (PFAS-ok) gyűlhetnek fel az emberi szervezetben és a környezetben. „Örök vegyi anyagokként” is emlegetik őket, mivel rendkívül makacs módon megmaradnak a környezetben és az emberi testben. Olyan egészségügyi problémákhoz vezethetnek, mint például a tüdőkárosodás, pajzsmirigy megbetegedés, túlsúly, termékenységi problémák és rák. 

Jelenlegi módszerek 

A hidrogélt eddig is használták víztisztításra, mivel vízbázisú gélként semmilyen káros összetevőt nem tartalmaz és teljes mértékben környezetbarát. Ennek a tulajdonságának köszönhetően igen nagy biztonsággal használható például az ivóvízvezetékek tisztítására. Ipari méretekben jelenleg az aktív szenes módszer a legelterjedtebb víztisztító eljárás, amely képes a a szennyező anyagokat a víz felületén adszorbeálni. Az aktív szén használatának azonban számos hátránya van. Az előállításához magas hőmérsékletre és nagy létesítményekre van szükség, amelyek sok energiát fogyasztanak és üvegházhatású gázokat bocsátanak ki. Ezenkívül az aktív szén kapacitása és szelektivitása korlátozott, ami azt jelenti, hogy nem tud minden mikroszennyező anyagot eltávolítani, illetve hasznos anyagokat is eltávolíthat. 

Az aktív szén használata ráadásul hosszabb ideig tart a vízzel való érintkezés, ami azt jelenti, hogy több helyet és berendezést igényel, így nem skálázható. Végül pedig az aktív szén mikroszennyező anyagokkal szennyeződik, és veszélyes hulladékként kell ártalmatlanítani, ami visszaszivároghat a környezetbe, így nem fenntartható.

Az új eljárás

Ezzel szemben a zwitterionos anyagok nagy kapacitásuknak és szelektivitásuknak köszönhetően rendkívül hatékonyan távolítják el a mikroszennyező anyagokat és a kevésbé hasznos anyagokat a vízből. Ráadásul ezek a hidrogélek rövid ideig érintkeznek a vízzel, így méretezhetővé válnak, és kevesebb helyet és berendezést igényelnek működésükhöz. A zwitterionos hidrogélek fenntarthatók is, mivel regenerálhatók és újrafelhasználhatók, ezáltal csökkentve a veszélyes hulladékok keletkezését és megakadályozva a mikroszennyező anyagok visszajutását a környezetbe. Végezetül energiahatékonyak is, mivel előállításukhoz nem szükséges magas hőmérséklet vagy nagy létesítmények, ami alacsonyabb energiafogyasztást és kevesebb kibocsátást eredményez.

Forrás: Interesting Engineering /MIT

Borítókép: A Doyle csoport tagjai, akik kifejlesztették az eljárást. Forrás: MIT