(Phys.org) —Een goedkoop en eenvoudig proces waarbij natuurlijke vezels zijn ingebed met nanodeeltjes, kan schadelijke textielkleurstoffen in enkele minuten bijna volledig uit het water verwijderen. rapporteren Cornell en Colombiaanse onderzoekers die met inheemse Colombiaanse plantenvezels werkten.

kleurstoffen, zoals indigoblauw dat wordt gebruikt om spijkerbroeken te kleuren, waterlopen in de buurt van textielfabrieken in Zuid-Amerika bedreigen, Indië en China. Dergelijke kleurstoffen zijn giftig, en ze verkleuren het water, waardoor het licht naar de waterplanten wordt verminderd, die de fotosynthese beperkt en de zuurstof in het water verlaagt.

De studie, gepubliceerd in het augustusnummer van het tijdschrift Groene chemie , beschrijft een proof of principle, maar de onderzoekers testen hoe effectief hun methode dergelijke hormoonverstorende waterverontreinigende stoffen als fenolen behandelt, pesticiden, antibiotica, hormonen en ftalaten.

"Deze moleculen zijn verontreinigingen die zeer goed bestand zijn tegen traditionele waterzuiveringsprocessen, en we geloven dat onze biocomposietmaterialen een optie kunnen zijn om ze uit afvalwater te verwijderen, " zei co-auteur van de studie, Marianny Combariza, een onderzoeker aan de Universidad Industrial de Santander in Colombia.

Het onderzoek maakt gebruik van gaatjes van nanoformaat die gevonden zijn in cellulose, die co-auteur Juan Hinestroza, Cornell universitair hoofddocent vezelwetenschap, heeft eerder gebruikt om nanodeeltjes in katoenvezels te produceren.

Het artikel beschrijft de methode:Colombiaanse fique plantenvezels, vaak gebruikt om koffiezakken te maken, worden ondergedompeld in een oplossing van natriumpermanganaat en vervolgens behandeld met ultrageluid; als resultaat, mangaanoxidemoleculen groeien in de kleine celluloseholtes. Mangaanoxiden in de vezels reageren met de kleurstoffen en breken ze af in niet-gekleurde vormen.

In de studie, de behandelde vezels verwijderden binnen enkele minuten 99 procent van de kleurstof uit het water. Verder, dezelfde vezels kunnen herhaaldelijk worden gebruikt - na acht cycli, de vezels verwijderden nog steeds tussen de 97 en 99 procent van de kleurstof.

"Er zijn geen dure of bijzondere uitgangsmaterialen nodig om het biocomposiet te synthetiseren, " zei Combariza. "De synthese kan worden uitgevoerd in een basischemielaboratorium."

"Dit is het eerste bewijs van de effectiviteit van deze eenvoudige techniek, "zei Hinstroza. "Het maakt gebruik van op water gebaseerde chemie, en het is gemakkelijk overdraagbaar naar situaties in de echte wereld."

De onderzoekers testen hun proces op andere soorten verontreinigende stoffen, andere vezels en composietmaterialen. "We werken nu aan de ontwikkeling van een goedkoop prototype van een filtereenheid om vervuild water te behandelen, " zei Combariza. "We zijn niet alleen gericht op mangaanoxiden, we werken ook aan een verscheidenheid aan materialen op basis van overgangsmetaaloxiden die een uitzonderlijke afbraakactiviteit vertonen."

Promovendus Martha Chacón-Patiño is de hoofdauteur van de paper, en chemieprofessor Cristian Blanco-Tirado is co-auteur, beide aan de Universidad Industrial de Santander.

De studie is getiteld "Biocomposiet van nanogestructureerde MnO2- en fiquevezels voor efficiënte kleurstofafbraak."