اسفنج جادویی برای جذب و بازیابی آلاینده‌های آب

محققان با تاسیس شرکت کورال اینوویشنز (Coral Innovations) به دنبال تجاری‌سازی فناوری هستند که چرخه حیات منابع غیرقابل تجدید مانند فلزات و فسفات را به گردش در می‌آورد.

کد خبر: ۱۲۸۸۷۲۹

تاریخ: ۲۶ بهمن ۱۴۰۳ - ۱۶:۵۶

به گزارش «تابناک» به نقل از ستاد نانو، محققان دانشگاه نورث‌وسترن موفق به توسعه یک اسفنج ویژه شده‌اند که می‌تواند آلاینده‌ها را جذب کرده و در صورت نیاز، آنها را آزاد کند. این فناوری جدید می‌تواند راهکاری مقرون‌به‌صرفه و قابل استفاده مجدد برای تصفیه آب باشد.

با افزایش آلودگی آبراه‌ها به دلیل ریزمغذی‌های ناشی از پساب‌های کشاورزی و فرآیندهای صنعتی، روش‌های جدیدی برای حذف آلاینده‌هایی مانند فسفات، مس و روی در حال ظهور است.

اگرچه راهکارهای فعلی برای تصفیه آب وجود دارند، اما معمولاً هزینه‌بر بوده و تنها یک‌بار قابل استفاده هستند. اما اسفنج جدیدی که توسط پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن توسعه یافته است، می‌تواند آلاینده‌ها را جذب کرده و در مواقع لزوم آنها را آزاد کند. این ویژگی باعث می‌شود این فناوری، راهکاری مقرون‌به‌صرفه و قابل بازیافت برای تصفیه آب باشد.

این اسفنج با نانوذراتی پوشانده شده که تمایل بالایی به جذب آلاینده‌ها دارند. این فناوری قادر است فلزاتی مانند روی و مس، فسفات و حتی سرب را از آب حذف کند. همچنین در نسخه‌های قبلی خود، موفق شده است میکروپلاستیک‌ها و نفت را از دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها جذب کند. ویژگی منحصربه‌فرد این اسفنج این است که در معرض سطوح مختلف pH، آلاینده‌های جذب‌شده را آزاد کرده و آنها را برای استفاده مجدد بازیابی می‌کند.

محققان در این پروژه روش‌هایی برای انطباق این فناوری با آلاینده‌های خاص موجود در شیکاگو ارائه کرده‌اند. این روش امکان بازیابی منابعی که معمولاً نیاز به استخراج از معادن دارند را فراهم می‌کند.

پروفسور وینایک دراوید، سرپرست این پژوهش، می‌گوید: این فناوری می‌تواند به‌عنوان یک جاذب عمومی یا به‌طور خاص برای گروه‌های خاصی از آلاینده‌ها مانند فلزات، پلاستیک‌ها یا مواد مغذی تنظیم شود.

نسخه اولیه این اسفنج از پلی‌یورتان ساخته شده و با موادی پوشیده شده بود که روغن را جذب و آب را دفع می‌کرد. اما نسخه جدید، از سلولز بسیار آب‌دوست ساخته شده و با ذراتی پوشیده شده که برای جذب آلاینده‌های مختلف تنظیم شده‌اند. این اسفنج به لطف ساختار متخلخل خود، سطح زیادی برای جذب آلاینده‌ها فراهم می‌کند.

پروفسور دراوید بارها این فناوری را «چاقوی سوئیسی» نامیده است، زیرا دارای کاربردهای متنوعی است و قابلیت استفاده مجدد را دارد. او شرکت نوآوری کورال اینوویشنز (Coral Innovations) را تأسیس کرده تا این فناوری را برای تصفیه محیط‌زیست تجاری‌سازی کند.

شرکت استورم‌ترپ (StormTrap, LLC)، تولیدکننده تجهیزات تصفیه آب‌های سطحی، با آگاهی از این فناوری، از تیم تحقیقاتی درخواست کرد تا این اسفنج را برای سه آلاینده اصلی که بر کیفیت آب شیکاگو تأثیر می‌گذارند، آزمایش کند. این شرکت امیدوار است مواد جاذب جدیدی را به محصولات خود اضافه کند و از محققان خواست تا غلظت آلاینده‌ها را تا حد غیرقابل‌ردیابی کاهش دهند.

آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده (EPA) سطح مجاز برخی مواد معدنی را بر اساس تأثیرات بر سلامت انسان تعیین می‌کند. اما این میزان، همیشه با استانداردهای زیست‌محیطی همخوانی ندارد. به عنوان مثال، در حالی که استانداردهای آب آشامیدنی اغلب در محدوده ppm (قسمت در میلیون) تعیین می‌شوند، کاهش تأثیر آلودگی‌هایی مانند شکوفایی جلبکی ممکن است نیاز به حذف آلاینده‌ها در غلظت‌های بسیار کمتر داشته باشد.

این تیم تحقیقاتی دریافته است که برای حذف فلزات مانند مس و روی، کافی است pH را کاهش دهند. پس از حذف این فلزات، با افزایش pH، فسفات نیز از اسفنج جدا می‌شود. آزمایش‌های انجام‌شده نشان داد که پس از پنج چرخه جمع‌آوری و حذف آلاینده‌ها، عملکرد اسفنج همچنان پایدار باقی می‌ماند و آب تصفیه‌شده، عملاً عاری از آلاینده‌های قابل تشخیص است.

همکاری با استورم‌ترپ این امکان را فراهم کرده تا کارایی این فناوری ارزیابی شده و سریع‌تر از مرحله آزمایشگاهی به مرحله صنعتی منتقل شود. استفاده از این اسفنج در سناریوهای واقعی، مرحله مهم بعدی خواهد بود. در حال حاضر، آزمایش‌های انجام‌شده در شرایط کنترل‌شده‌ای صورت گرفته که هر آلاینده در غلظت‌های یکسان وجود داشته است. گام بعدی شامل بررسی میزان آلاینده‌هایی است که یک اسفنج می‌تواند در محیط واقعی جذب کند و همکاری با سایر محققان دانشگاه نورث‌وسترن برای توسعه راهکارهای پاک‌سازی آبراه‌ها خواهد بود.