Platina heeft een nieuwe "gouden standaard" in sieraden gezet en nu staat het op het punt de kwaliteit van uw water te verbeteren.

Aangezien afvalwaterzuivering voor hergebruik van drinkwater een meer haalbare en populaire optie wordt om watertekorten aan te pakken, doemt de vraag op welke schadelijke bijproducten zich bij de behandeling kunnen vormen en hoe deze kunnen worden aangepakt. Van een groep van deze chemicaliën, aldehyden, is bekend dat ze hardnekkig aanhouden tijdens de behandeling. Giftig voor de mens, aldehyden zullen bovenaan de lijst van gereguleerde bijproducten staan ​​in toekomstige regelgeving voor hergebruik, menen USC-onderzoekers, en vereisen dat een duurzame methode uit ons drinkwater wordt verwijderd.

In onderzoek gepubliceerd in Environmental Science &Technology , introduceren onderzoekers van de USC Viterbi School of Engineering platina om zelfs de meest hardnekkige gifstoffen uit afvalwater te verwijderen. Platina, hetzelfde metaal dat in katalysatoren wordt gebruikt om luchtverontreinigende stoffen in auto-uitlaatgassen op te ruimen, kan als katalysator dienen, zei Dan McCurry, assistent-professor in civiele en milieutechniek, en versnelt de oxidatie om eens zo giftige aldehyden om te zetten in onschadelijke carbonzuren.

Wanneer afvalwater wordt gerecycled, zei McCurry, is het resulterende water "zeer zuiver, maar niet 100 procent zuiver. Er is nog steeds een kleine hoeveelheid organische koolstof detecteerbaar en deze koolstofatomen kunnen worden gehecht aan moleculen die zeer giftig of volledig onschuldig zijn." Dit heeft mensen jarenlang verbijsterd, zei hij, vooral omdat de koolstof in staat is om door zoveel behandelingslagen en barrières te komen.

Een studie uitgevoerd door UC Berkeley-onderzoeker David Sedlak onthulde dat "een derde tot de helft" van deze moleculen aanwezig is in de vorm van aldehyden, zei McCurry. Aldehyden zijn chemische verbindingen die worden gekenmerkt door een koolstofatoom dat een dubbele binding deelt met een zuurstofatoom, een enkele binding met een waterstofatoom en een enkele binding met een ander atoom of een andere groep atomen. Ze zijn over het algemeen ook giftig voor mensen, wat betekent dat hun langdurige consumptie kan leiden tot een verscheidenheid aan chronische en levensbedreigende ziekten zoals kanker.

Katalytische oxidatie van organische verontreinigende stoffen in water, zonder elektrochemie, toevoeging van elektronen-accepterende oxidatiemiddelen of fotochemie, is tot nu toe niet duurzaam aangetoond, zei McCurry. Tot nu toe.

Een oplossing voor een aankomend probleem

McCurry herinnerde zich dat hij had geleerd over oxidanten die werden gebruikt voor het synthetiseren van moleculen in een cursus organische chemie die hij volgde toen hij een afgestudeerde student was aan de Stanford University. "De TA ging door een lijst met oxidanten die worden gebruikt door synthetische chemici en platinakatalysatoren trokken mijn aandacht. Het is niet alleen een van de weinige oxidanten die niet-toxisch is, maar het kan de zuurstof in water gebruiken om een ​​reactie abiotisch te katalyseren ( zonder het gebruik van microben)."

"Het was echt spannend voor mij," zei McCurry, "omdat het bij waterbehandeling altijd frustrerend is geweest dat water vol zuurstof zit, maar het doet eigenlijk niets."

Er is ongeveer acht milligram per liter opgeloste zuurstof in water, zei McCurry. Hoewel het een krachtig oxidatiemiddel is vanuit een thermodynamisch perspectief, zei McCurry, is de reactie traag. Met platina versnelt het proces. Een tijdlang gebruikten McCurry en zijn team van onderzoekers platina om verschillende geneesmiddelen te oxideren als een kwestie van experimenten.

"We wisten dat we bepaalde dingen konden oxideren, maar we hadden geen duidelijke toepassing in gedachten voor deze katalysator," zei McCurry. Uiteindelijk hoopten ze een impactvolle toepassing voor hun werk te vinden. Uiteindelijk, na een jaar experimenteren, kwam het idee bij hem op toen hij op de fiets naar huis reed vanaf de campus van Stanford. "Wat als we platina in waterbehandeling zouden kunnen gebruiken om verontreinigingen te oxideren?" hij zei. "Het zou in wezen gratis gebeuren, en omdat de zuurstof al in het water zit, komt dit het dichtst in de buurt van een chemicaliënvrije oxidatie."

McCurry erkent dat platina duur is, maar merkt ook op dat de kosten, zoals voor de katalysator van een auto, relatief zijn. "Uw auto bevat waarschijnlijk tussen de één en 10 gram platina. De hoeveelheid is niet triviaal. Als het goedkoop genoeg is om in een Honda Civic te plaatsen, is het waarschijnlijk goedkoop genoeg om in een waterzuiveringsinstallatie te plaatsen," zei McCurry.

De doorbraak, zei McCurry, is niet zo relevant voor de meeste bestaande waterhergebruikinstallaties, aangezien velen van hen de voorkeur geven aan "indirect hergebruik van drinkbaar". Dit is waar, nadat alle waterbehandelings- en recyclingprocessen zijn voltooid, het water weer in de grond wordt gepompt - dus ze creëren in wezen nieuw grondwater. "Als ze eenmaal in de grond zitten, is het waarschijnlijk dat een microbe de aldehyden zal opeten en dat het water op die manier zal worden gereinigd", zei hij.

"Maar steeds meer mensen hebben het over direct hergebruik van drinkwater," zei hij, "waar we het hebben over een gesloten waterkringloop waarbij water van de afvalwaterzuiveringsinstallatie naar de hergebruikinstallatie gaat en vervolgens ofwel naar een drinkwaterinstallatie of rechtstreeks naar het distributiesysteem in huizen en bedrijven."

In deze gevallen kunnen aldehyden mogelijk consumenten bereiken, zei McCurry. Hoewel ze momenteel niet gereguleerd zijn, vermoedt McCurry dat de aanwezigheid van aldehyden in gerecycled afvalwater binnenkort de aandacht van de regelgeving zal trekken. "Dit is het probleem waarvan we ons niet realiseerden dat we er een oplossing voor hadden, maar nu weten we dat deze katalysator, die we voor de lol hadden gebruikt om willekeurige geneesmiddelen te oxideren, uitstekend werkt bij het oxideren van aldehyden - en het mogelijk maakt om direct drinkwater te hergebruiken. om te voldoen aan toekomstige wettelijke richtlijnen en veiligheidsnormen," zei hij.

Het team deed een voorlopig experiment met platina in batchreactoren op een paar liter water. De experimenten waren succesvol, maar McCurry zegt dat om dit op massaproductieniveau aan te slaan, er aanvullend onderzoek moet worden gedaan naar hoe lang de katalysator actief blijft. Het team onderzoekt ook hoe de katalysator mogelijk kan worden geregenereerd. McCurry zegt dat het ook belangrijk zal zijn om het systeem te testen met vuiler water, dat de katalysator kan vervuilen en minder effectief kan maken.

Het proces, waarvoor het team een ​​patent heeft aangevraagd, zal duurzamer lijken dan alternatieve methoden waarvoor mogelijk extra chemicaliën en energie nodig zijn, zei McCurry. + Verder verkennen

Onderzoekers identificeren het molecuul dat verantwoordelijk is voor een krachtig carcinogeen dat wordt aangetroffen in gerecycled afvalwater