Een studie gepubliceerd in het Chemical Engineering Journal beschrijft een strategie om een ​​materiaal te produceren op basis van zinkoxide (ZnO) dat sertraline kan afbreken, een antidepressivum dat, net als andere medicijnen, wereldwijd in grondwater is aangetroffen en wordt beschouwd als een opkomende verontreinigende stof. Dit soort stoffen heeft bepaalde fysisch-chemische eigenschappen die verwijdering door conventionele afvalwaterzuiveringsmethoden belemmeren.

Het onderzoek werd in Brazilië uitgevoerd door wetenschappers van het Center for Development of Functional Materials (CDMF), de Brazilian Agricultural Research Corporation (EMBRAPA), de Federale Universiteit van Alfenas (UNIFIL) en de Federale Universiteit van Paraíba (UFPB).

De strategie die in het artikel wordt beschreven, omvatte het experimentele ontwerp en microgolfondersteunde solvothermische synthese (MASS) bij het produceren van hiërarchische 3D ZnO-fotokatalysatoren die sertraline met een hoog rendement in slechts tien minuten kunnen afbreken.

De onderzoekers gebruikten hoofdcomponentenanalyse (PCA), die tot nu toe weinig werd gebruikt bij de materiaalsynthese, om de fysisch-chemische en fotokatalytische eigenschappen van de materialen te correleren met de onderzochte synthetische omstandigheden. De resultaten toonden aan dat chemometrische hulpmiddelen uitstekende resultaten opleveren bij het bestuderen van synthetische systemen die grote hoeveelheden experimentele gegevens genereren.

De monsters met het meeste potentieel voor milieusanering werden geïdentificeerd. De fotokatalytische activiteit van 3D ZnO heeft op efficiënte wijze een organische kleurstof en de opkomende vervuilende stof sertraline in natuurlijk water afgebroken. De resultaten bevestigden dat de 3D-ZnO lichtenergie (ultraviolet A en C) absorbeerde om efficiënte foto-oxidatie van water te bevorderen, waardoor oxiderende stoffen werden geproduceerd die organische verontreinigingen afbreken.

De afbraakprestaties bleven hoog in maximaal vijf toepassingscycli, waarbij de kristalstructuur, morfologie en andere eigenschappen behouden bleven, terwijl fytotoxiciteitstesten aantoonden dat bijproducten gevormd tijdens het afbraakproces van sertraline niet giftig waren voor de geteste organismen, wat de veiligheid van de fotokatalysator voor afvalwater bevestigde. behandeling.

De onderzoeksresultaten waren concurrerend met andere materialen die in de literatuur worden gerapporteerd, wat aantoont dat de materialen verkregen onder voordelige synthetische omstandigheden een echte route bieden naar de ontwikkeling van nieuwe technologieën voor milieusanering van opkomende verontreinigende stoffen in natuurlijk water.

Volgens Ailton Moreira, een onderzoeker bij CDMF en corresponderend auteur van het artikel, veroorzaakt de onjuiste verwijdering van farmaceutische producten wijdverbreide besmetting, voegde hij eraan toe, waarbij hij de huidige relevantie van het onderwerp opmerkte in het licht van de risico's voor de menselijke gezondheid en het milieu.

De keuze voor sertraline was significant, legde hij uit, omdat het aantal onderzoeken waarin de toepassing van heterogene fotokatalyse voor de afbraak van sertraline betrokken is, zeer beperkt is, en uit het literatuuronderzoek van de onderzoekers is niets gebleken over het gebruik van ZnO voor dit doel.

De volgende stappen omvatten het analyseren van de prestaties van de fotokatalysator in echte afvalwaterzuiveringssystemen om te zien of deze sertraline en andere opkomende verontreinigende stoffen afzonderlijk afbreekt of in complexere mengsels zoals ziekenhuis- of huishoudelijk afvalwater dat wordt verwerkt door rioolwaterzuiveringsinstallaties. Deze en andere onderzoekers zijn van plan zich te concentreren op een zuiveringsinstallatie in Gavião Peixoto, in de staat São Paulo.

Meer informatie: Thalles E.M. Silva et al, Hiërarchische structuur van 3D-ZnO, experimenteel ontworpen om hoge prestaties te bereiken bij de sertraline-fotokatalyse in natuurlijke wateren, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.146235

Journaalinformatie: Tijdschrift voor chemische technologie

Geleverd door FAPESP