Zonlicht plus een gewoon titaniumpigment zou het geheime recept kunnen zijn om geneesmiddelen te verwijderen, pesticiden en andere potentieel schadelijke verontreinigende stoffen uit drinkwater. Wetenschappers hebben verschillende hightech componenten gecombineerd om een ​​gebruiksvriendelijke waterzuiveraar te maken die kan werken met 's werelds meest basale vorm van energie, zonlicht, een zegen voor waterzuivering in plattelandsgebieden of ontwikkelingslanden.

Het gesprek was een van de meer dan 10, 000 presentaties op de 247e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

Anne Morrissey, doctoraat, legde uit dat de nieuwe technologie ooit zou kunnen worden verwerkt in een gebruiksvriendelijk consumentenproduct dat deze hardnekkige verontreinigende stoffen als laatste stap uit het drinkwater zou verwijderen nadat het al met conventionele methoden is behandeld.

Haar groep aan de Dublin City University in Ierland begon met een verbinding genaamd titaniumdioxide (TiO ₂ ), een poeder dat wordt gebruikt om verven wit te maken, papier, tandpasta, voedsel en andere producten. Met de juiste energie TiO ₂ kan ook fungeren als een katalysator - een molecuul dat chemische reacties aanmoedigt - en ongewenste verbindingen in drinkwater zoals pesticiden en geneesmiddelen afbreekt. Morrissey legde uit dat het aanpassen van de huidige waterbehandelingsmethoden om van deze potentieel schadelijke soorten af ​​te komen, kostbaar en energie-intensief kan zijn. en vaak, deze aanpassingen elimineren de verontreinigende stoffen niet volledig.

Maar Morrissey zei TiO ₂ wordt meestal alleen geactiveerd door ultraviolet licht, die wordt geproduceerd door speciale bollen. Om toegang te krijgen tot de eigenschappen van titaniumdioxide met zonlicht, Morrissey en haar groep experimenteerden met verschillende vormen van TiO ₂ dat beter zichtbaar licht zou absorberen. Ze ontdekte dat nanobuisjes ongeveer 1, 000 keer dunner dan een mensenhaar was het beste, maar ze konden het niet alleen.

Daarom wendde ze zich tot grafeen, een materiaal gemaakt van koolstofplaten van slechts één atoom dik. "Grafeen is het magische materiaal, maar het gebruik ervan voor waterbehandeling is nog niet volledig ontwikkeld, "zei ze. "Het heeft een groot potentieel." Morrissey zei de TiO ₂ nanobuisjes op deze grafeenvellen. Verontreinigende stoffen plakten aan het oppervlak van het grafeen terwijl ze voorbij kwamen, TiO . toestaan ₂ om dichtbij genoeg te komen om ze af te breken.

Haar onderzoeksgroep testte het systeem met succes op diclofenac, een ontstekingsremmend medicijn dat berucht is om het uitroeien van bijna een hele gierenpopulatie in India.

"We kijken naar het gebruik van grafeencomposiet in een cartridge voor drinkwaterbehandeling in één stap, "zei Morrissey. "Je zou gewoon een patroon van de plank kunnen kopen en het in de pijp kunnen ploffen waar het drinkwater je huis binnenkomt." Het patroonsysteem zou er ook voor zorgen dat het grafeen geïmmobiliseerd blijft en zijn werk doet zonder het schone water te vervuilen .

Morrissey merkte op, echter, dat de technologie nooit sterk genoeg zal zijn om op eigen kracht drinkwater volledig schoon te maken. Liever, ze ziet het als een polijststap na traditionele waterbehandelingsprocessen om de meest verraderlijke verontreinigende stoffen op te dweilen.

Dat zou vooral handig kunnen zijn in haar thuisland, waar ze zei dat veel plattelandsgemeenschappen kleine waterbehandelingssystemen gebruiken die slechts enkele tientallen huizen bevoorraden. Omdat ze niet de infrastructuur hebben die grootschalige stedelijke zuiveringsinstallaties hebben, ze denkt dat een patroon dat kan reinigen met alleen de energie van de zon, hun water veiliger kan maken.

uiteindelijk, Morrissey zei dat er nog veel vragen zijn om te beantwoorden voordat ze haar TiO . verklaart ₂ -grafeen systeem een ​​succes. Een van de grootste is ervoor te zorgen dat wanneer het verontreinigende stoffen afbreekt, het produceert onschadelijke bijproducten. Ze wil er ook voor zorgen dat de energie die nodig is voor het systeem gunstig afsteekt bij het simpelweg gebruiken van TiO ₂ met ultraviolet licht. Maar tot nu toe, ze meldde, haar ontwerp lijkt gemakkelijker te maken en weg te gooien dan andere door zichtbaar licht geactiveerde TiO ₂ reinigers.