Een nieuwe klasse van goedkope en duurzame hybride materialen zou actieve kool mogelijk kunnen verdringen als voorkeurskeuze voor het verminderen van afvalwater en luchtvervuiling. Het materiaal, beschreven in Grenzen in de chemie , wordt goedkoop gesynthetiseerd uit vast afval en een natuurlijk overvloedig polymeer - en kan verontreinigende stoffen in lucht en afvalwater met meer succes verminderen dan actieve kool, de huidige gouden standaard adsorbens.

"Dit artikel toont de eenvoudige synthese van een nieuw poreus hybride materiaal, verkregen door gebruik te maken van goedkope materialen en bijproducten, " zegt de hoofdauteur, Dr. Elza Bontempi van de Universiteit van Brescia, Italië. "Het materiaal is ontworpen op basis van het verzoek van de Europese Commissie om een ​​betaalbare, duurzame en innovatieve ontwerpgedreven materiaaloplossing die de concentratie van fijnstof in stedelijke gebieden kan verminderen."

Fijnstof - vaste deeltjes en vloeistofdruppels die in de lucht worden aangetroffen en worden uitgestoten door elektriciteitscentrales, industrie, auto's en branden - is alomtegenwoordig in steden en zelfs op het platteland. Bovendien, Elk jaar komen er miljoenen tonnen industrieel afvalwater in de wateren van de wereld terecht. Zowel fijnstof als organische kleurstoffen zijn zeer giftig voor ecosystemen en voor de mensheid.

Actieve kool is het meest voorkomende adsorbens dat wordt gebruikt om zowel de lucht- als de afvalwatervervuiling te verminderen, maar het is duur om te produceren en te regenereren. De uitdaging was om een ​​economisch alternatief te vinden.

In de nieuwe studie onderzoekers combineerden een van nature overvloedige grondstof, natriumalginaat (een polysacharide dat kan worden gewonnen uit zeewier en algen) met een industrieel bijproduct in grote hoeveelheden, silicadamp (een bijproduct van de verwerking van ferrosilicium of siliciummetaallegering) om een ​​"groen" adsorbens te produceren dat beter is dan actieve kool.

"Het artikel rapporteert voorlopige resultaten over het vermogen van het nieuwe materiaal om fijnstof op te vangen, " zegt Dr. Bontempi. "Het kan ook worden gebruikt voor afvalwatersanering. Vooral, zijn vermogen om actieve kool te vervangen is aangetoond."

De synthesemethode is eenvoudig en gemakkelijk op te schalen. Door gebruik te maken van de gelerende eigenschappen van alginaat, de onderzoekers combineerden het met de afbraak van natriumbicarbonaat van voedingskwaliteit (zuiveringszout) om het materiaal te consolideren. Het testen van afvalwaterverontreiniging werd uitgevoerd met behulp van methyleenblauwkleurstof als modelverontreinigende stof. Het hybride materiaal adsorbeerde en verwijderde de kleurstof, zelfs bij hoge concentraties, met een efficiëntie van 94%.

Analyses lieten zien dat, vergeleken met actieve kool, de productie van het hybride materiaal verbruikte minder energie ("embodied energy") en liet een veel kleinere ecologische voetafdruk achter. Het materiaal toonde ook bemoedigende mogelijkheden voor het opvangen van deeltjes uit dieseluitlaatgassen.

Het materiaal kan als coating worden aangebracht, gebruikt om te spuiten of te borstelen, en gebruikt voor 3D-printen. Dit betekent dat het kan worden gebruikt om externe bouwoppervlakken te bedekken om bepaalde materie te verwijderen, evenals om waterfiltratie-eenheden te ontwerpen.

Deze veelzijdigheid is een opwindende nieuwe toevoeging aan de toolkit van de mensheid voor het verminderen van lucht- en watervervuiling.