Onderzoekers van de Hong Kong Polytechnic University hebben een baanbrekende filtertechnologie ontwikkeld die beschermt tegen de fijnste verontreinigende stoffen in de lucht.

Nevel bestaat meestal uit verontreinigende stoffen in de vorm van kleine zwevende deeltjes of fijne nevels/druppels die door voertuigen worden uitgestoten, kolencentrales en fabrieken. Voortdurende blootstelling verhoogt het risico op het ontwikkelen van ademhalingsproblemen, hartziekten en longkanker. Kunnen we de ongezonde lucht vermijden?

Wetenschappers van de afdeling Werktuigbouwkunde van de Hong Kong Polytechnic University (PolyU) hebben een eenvoudig gezichtsmasker ontwikkeld dat zwevende deeltjes kan blokkeren. Het project wordt geleid door professor Wallace Woon-Fong Leung, een gerenommeerd filtratie-expert, die zijn hele carrière heeft besteed aan het begrijpen van deze onzichtbare moordenaars.

In Hong Kong, zwevende deeltjes PM 10 en PM 2,5 worden gemonitord. PM 10 verwijst naar deeltjes die 10 micron (of micrometer) groot of kleiner zijn, terwijl PM 2.5 2,5 micron of kleiner meet. In de voorhoede van de strijd tegen luchtvervuiling, Professor Leung richt zich op ultrafijne verontreinigende stoffen die nog zijn opgepikt door luchtkwaliteitsmonitors - deeltjes van 1 micron of minder, die hij als een grotere bedreiging voor de menselijke gezondheid beschouwde.

"Volgens mij, nano-aerosolen (colloïde van fijne vaste deeltjes of vloeistofdruppels van submicron tot nanogrootte), zoals dieselemissies, zijn om drie redenen het meest dodelijk. Eerst, ze zijn in overvloed in aantal opgehangen in de lucht. Tweede, ze zijn te klein om er met de huidige technologieën uit te worden gefilterd. Derde, ze kunnen gemakkelijk door onze longen gaan en zich een weg banen naar onze luchtwegen, en vervolgens onze vasculaire, zenuwstelsel en lymfestelsel, het ergste kwaad doen."

Echter, het zou moeilijk zijn om door het masker te ademen als het nodig zou zijn om nano-aerosolen te blokkeren. Om een ​​effectief filter te maken dat zeer goed ademend is, een nieuw filter dat een hoge filtratie-efficiëntie biedt en toch een lage luchtweerstand (of lage drukval) vereist.

Volgens professor Leung, vervuilende deeltjes komen op twee manieren in ons lichaam:door de luchtstroom die ze draagt ​​en door de diffusiebeweging van deze kleine deeltjes. Omdat de deeltjes worden onderschept door de vezels van het masker, ze worden eruit gefilterd voordat ze onze longen bereiken.

Van vezels van natuurlijke of synthetische materialen kunnen met nanotechnologieën nanovezels worden gemaakt van ongeveer 1/500 van de diameter van een haar (ongeveer 0,1 mm). Terwijl nanovezels het oppervlak voor onderschepping van nano-aerosol vergroten, ze hebben ook een grotere luchtweerstand. De nieuwe innovatie van professor Leung is gericht op het verdelen van een optimale hoeveelheid nanovezels in meerdere lagen, gescheiden door een permeabele ruimte, waardoor er voldoende ruimte is voor lucht om door te stromen.

Een conventioneel gezichtsmasker kan onder standaard testomstandigheden slechts ongeveer 25% van de nano-aerosolen van 0,3 micron blokkeren. Professor Leung zei:"Het meerlagige nanovezelmasker kan ten minste 80% van de zwevende nano-aerosolen blokkeren, zelfs die kleiner dan 0,3 micron. Ondertussen, de drager kan net zo comfortabel ademen als het dragen van een conventioneel gezichtsmasker, waardoor het fantastisch is voor alle buitengelegenheden. Een andere optie is om een ​​nanovezelmasker te leveren dat dezelfde vangefficiëntie heeft als een conventioneel gezichtsmasker, toch is het minstens een paar keer beter ademend, die geschikt zou zijn voor de werkgroep."

De nieuwe filtratietechnologie is algemeen erkend. Onlangs, Professor Leung en zijn team wonnen een gouden medaille en een Special Merit Award van het Roemeense Ministerie van Nationaal Onderwijs op de 42e Internationale Tentoonstelling van Uitvindingen van Genève in Zwitserland.

Als de doorbraak wordt omgezet in nauwsluitende chirurgische maskers, ze zijn net zo effectief tegen bacteriën en virussen waarvan de grootte kleiner is dan 1 micron. "In de toekomst, medische professionals in de frontlinie kunnen sterker worden beschermd tegen dodelijke bacteriën en virussen, " voegde professor Leung eraan toe.

In aanvulling, een nieuwe gaszuiveringstechnologie is in ontwikkeling om schadelijke vervuilende gassen om te zetten, zoals NOx en vluchtige organische stoffen, op onschadelijke stoffen waaronder zuren, kooldioxide en waterdamp.

Verder gaan dan persoonlijke bescherming, de gecombineerde filtratie- en zuiveringstechnologieën kunnen ook de lucht in gebouwen reinigen en de luchtkwaliteit binnenshuis verbeteren. Professor Leung zei dat ze luchtzuiverende filters kunnen maken die gemakkelijk in oude en nieuwe gebouwen kunnen worden geplaatst. zonder extra draagconstructies of meerkosten. Daarom, het potentieel is grenzeloos; luchtzuiverende filters kunnen ook worden geïnstalleerd in de cabines van vliegtuigen, voertuigen, treinen en schepen. Zo'n handige oplossing kan de toekomst zijn voor "schonere en gezondere" lucht.