أنتجت الدراسة مادة جديدة يمكنها امتصاص الهواء و ماء الملوثات ويمكن أن يكون بديلاً مستدامًا منخفض التكلفة للكربون المنشط المستخدم حاليًا
نسبة التلوث يجعل لدينا الكوكب أرض، ماءوالهواء ومكونات البيئة الأخرى قذرة وغير آمنة وغير صالحة للاستخدام. نسبة التلوث ينجم عن الإدخال الاصطناعي أو دخول مادة ملوثة (مواد ملوثة) إلى البيئة الطبيعية. نسبة التلوث هو من أنواع مختلفة. أرض المثال التلوث يحدث في الغالب بسبب النفايات المنزلية أو القمامة والنفايات الصناعية التي تنتجها الشركات التجارية. مياه التلوث يحدث عند إدخال مواد غريبة إليه ماء تشمل المواد الكيميائية والصرف الصحي ماءوالمبيدات والأسمدة أو المعادن مثل الزئبق. ينجم تلوث الهواء عن الجزيئات الموجودة في الهواء الناتجة عن احتراق الوقود، مثل السخام، الذي يحتوي على ملايين الجزيئات الصغيرة التي تطفو في الهواء. هناك نوع آخر شائع من تلوث الهواء وهو الغازات الخطرة، مثل ثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والأبخرة الكيميائية. تلوث الهواء يمكن أيضًا أن يتخذ شكل غازات دفيئة (مثل ثاني أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكبريت) ويساعد على ارتفاع درجة حرارة كوكبنا كوكب من خلال ظاهرة الاحتباس الحراري. نوع آخر من التلوث هو التلوث الضوضائي، عندما يصل الصوت الصادر من الطائرات أو الصناعة أو مصادر أخرى إلى مستويات ضارة.
على الرغم من الجهود الكبيرة التي بذلت خلال السنوات الأخيرة لتنظيف البيئة، لا يزال التلوث يمثل مشكلة كبيرة ويشكل مخاطر مستمرة على الصحة، مما يؤثر على 200 مليون شخص في جميع أنحاء العالم. ولا يمكن إنكار أن المشاكل أكبر في العالم النامي، حيث المصادر التقليدية للتلوث مثل الانبعاثات الصناعية، وسوء الصرف الصحي، وعدم كفاية إدارة النفايات، والنفايات الملوثة. ماء تؤثر الإمدادات والتعرض لتلوث الهواء الداخلي الناجم عن وقود الكتلة الحيوية على أعداد كبيرة من الناس. ومع ذلك، حتى في البلدان المتقدمة، لا يزال التلوث البيئي مستمرا، وخاصة بين القطاعات الفقيرة في المجتمع. على الرغم من أن المخاطر أعلى بشكل عام في البلدان النامية، حيث يجتمع الفقر والقيود الاقتصادية التي تحول دون اعتماد التكنولوجيا والقوانين البيئية الضعيفة لتتسبب في ارتفاع مستويات التلوث. ويتفاقم هذا الخطر بسبب عدم الأمان ماءوسوء الصرف الصحي وسوء النظافة وتلوث الهواء الداخلي. للتلوث آثار ضارة على الأطفال الذين لم يولدوا بعد وعلى الأطفال الذين ينموون، وقد يصل متوسط العمر المتوقع إلى 45 عامًا بسبب السرطان وأمراض أخرى. تلوث الهواء والماء هو القاتل الصامت ويعتقد أنه يؤثر سلبا على حياتنا كوكب وبدورها البشرية. يحتوي الهواء الذي نتنفسه على تركيبة كيميائية محددة للغاية تتمثل في 99 بالمائة من النيتروجين والأكسجين وبخار الماء والغازات الخاملة. يحدث تلوث الهواء عندما يتم إضافة أشياء لا يتم إضافتها عادة إلى الهواء. إن المواد الجسيمية - الجسيمات الصلبة والقطرات السائلة الموجودة في الهواء والتي تنبعث من محطات الطاقة والصناعة والسيارات والحرائق - أصبحت الآن منتشرة في كل مكان في المدن وحتى مناطق الضواحي. كما يتم إطلاق ملايين الأطنان من النفايات السائلة الصناعية في العالم مياه كل عام. تعتبر كل من الجسيمات والأصباغ شديدة السمية على البيئة والنظام البيئي والإنسانية.
يتم استخدام أساليب وإجراءات مختلفة بشكل روتيني لمعالجة الهواء و ماء التلوث، بما في ذلك الترشيح، والتبادل الأيوني، والتخثر، والتحلل، والامتزاز، وما إلى ذلك، وكل من هذه الطرق تظهر معدلات نجاح مختلفة. عند المقارنة، يعتبر الامتزاز هو الأكثر جدوى بسبب بساطته، وسهولة تشغيله، والكفاءة العالية، وسهولة الاستخدام وما إلى ذلك. ومن بين الممتزات المختلفة، في الحد من تلوث الهواء والنفايات ماءالكربون المنشط هو المادة المازة الأكثر استخدامًا. يُسمى أيضًا الفحم المنشط، وهو أحد أشكال الكربون المعالج للحصول على مسام صغيرة ومنخفضة الحجم تزيد من مساحة السطح المتاحة للامتصاص أو التفاعلات الكيميائية. في الواقع، الكربون المنشط هو المعيار الذهبي في الممتزات. الكربون لديه تقارب طبيعي ل عضوي الملوثات مثل البنزين الذي يرتبط بسطحه. إذا قمت "بتنشيط" الكربون، أي بتبخيره بدرجة حرارة 1,800 درجة مئوية، فإنه يشكل مسام وجيوب صغيرة تزيد من مساحة سطحه. تنزلق المبيدات الحشرية والكلوروفورم والملوثات الأخرى في فتحات قرص العسل هذا وتتماسك بسرعة. كما لا يبقى أي كربون في الماء بمجرد معالجته بشكل كامل. تستخدم محطات معالجة المياه في البلدان النامية مثل الصين والهند الكربون المنشط بشكل روتيني. وبالمثل، يتمتع الكربون المنشط بخصائص خاصة تساعد في إزالة المركبات المتطايرة والروائح والملوثات الغازية الأخرى من الهواء. الطريقة التي يعمل بها واضحة تماما. هناك بعض الجوانب السلبية للكربون المنشط، أولاً أنه مكلف للغاية وله مدة صلاحية قصيرة جدًا حيث لا يمكن استخدامه إلا حتى تمتلئ مسامه - ولهذا السبب يتعين عليك تغيير الفلتر من وقت لآخر. من الصعب أيضًا تجديد الكربون المنشط وتقل فعاليته بمرور الوقت. فهي ليست فعالة في إزالة تلك الملوثات التي لا تنجذب إلى الكربون أو البكتيريا والفيروسات المسببة للأمراض.
بديل اقتصادي ومستدام
في دراسة حديثة نشرت في الحدود في الكيمياءابتكر الباحثون مادة مستدامة ومنخفضة التكلفة لمعالجة تلوث الهواء والماء. هذه المادة المسامية "الخضراء" الجديدة تنتج من النفايات الصلبة وبكثرة عضوي تبدو البوليمرات الطبيعية واعدة جدًا من حيث امتصاص الملوثات في مياه الصرف الصحي والهواء عند مقارنتها بالكربون المنشط ويتم تصنيفها على أنها "بديل اقتصادي". هذا الممتز "الأخضر" الجديد عبارة عن مزيج من مادة خام وفيرة بشكل طبيعي - وهو عديد السكاريد يسمى ألجينات الصوديوم والذي يمكن استخلاصه من الأعشاب البحرية والطحالب - مع منتج ثانوي صناعي - دخان السيليكا (بسبب معالجة سبائك معدن السيليكون). تم تصنيعه بسهولة شديدة وتوحيده من خلال خصائص التبلور للجينات وعن طريق تحلل مسامية بيكربونات الصوديوم التي يتم التحكم فيها عند درجات حرارة منخفضة وأطوال مختلفة. لاختبار تلوث مياه الصرف الصحي، تم استخدام صبغة زرقاء كملوث نموذجي. وقد لوحظ أن المادة الهجينة الجديدة تمتزت وتزيل الصبغة بكفاءة تبلغ حوالي 94 بالمائة، وهو أمر مشجع للغاية. تمت إزالة حتى التركيزات العالية جدًا من هذه الصبغة. أظهرت هذه المادة قدرات مشجعة لاحتجاز الجسيمات الدقيقة الناتجة عن دخان عادم الديزل. وخلصت الدراسة التي قادتها الدكتورة إلزا بونتيمبي من جامعة بريشيا بإيطاليا، إلى أن هذه المادة كانت قادرة على استبدال الكربون المنشط بكفاءة عالية في قدرتها على التقاط كل من الجسيمات الدقيقة في الهواء وكذلك عضوي الملوثات في مياه الصرف الصحي وبالتالي تقليل التلوث.
يعد هذا عملًا مثيرًا، حيث يتم إنتاج هذه المادة الجديدة بطريقة مبتكرة للغاية وغير مكلفة من البوليمرات الوفيرة طبيعيًا والمنتجات الثانوية من النفايات الصناعية والتي يتم التخلص منها دائمًا على أي حال. ويطلق على هذه المادة الجديدة اسم "عضوي"الهجين غير العضوي" ليس منخفض التكلفة فحسب، بل إنه أيضًا مستدام وقابل للتجديد ويمكن أن يحل محل الكربون المنشط ويصبح خيارًا مفضلاً. بل إنها تستهلك طاقة أقل عند إنتاجها (الطاقة "المتجسدة") وبالتالي تترك بصمة كربونية أقل بكثير. تتميز هذه المادة أيضًا بأنها ذاتية الاستقرار ولا تتطلب معالجة حرارية عند درجات حرارة عالية ويمكن أيضًا توسيع نطاقها لإجراء تجارب مختلفة. تشير الاختبارات المستمرة أيضًا إلى أنه يمكن تخزينه في الظروف المحيطة وأنه يصبح أكثر استقرارًا بمرور الوقت دون أن يتحلل على الإطلاق. وبالتالي، فهو متعدد الاستخدامات ويمكن أن يكون له نطاق واسع من التطبيقات في تنقية الهواء والماء. وهذا يولد أملاً كبيراً في مكافحة تلوث الهواء والماء وحماية الأرض الأم وكذلك البشرية.
***
{يمكنك قراءة ورقة البحث الأصلية عن طريق النقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
زانوليتي إيه وآخرون. 2019. مادة هجينة مسامية جديدة مشتقة من دخان السيليكا والألجينات لتقليل الملوثات بشكل مستدام. الحدود في الكيمياء. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060
