Geïnspireerd door Actinië , een zee-organisme dat zijn prooi verstrikt met zijn tentakels, een team van onderzoekers heeft een methode ontwikkeld om water efficiënt te behandelen.

Het onderzoek, een samenwerking van de laboratoria van Yale's Menachem Elimelech en Huazhang Zhao van de Universiteit van Peking, gebruikte een materiaal dat bekend staat als een nanocoagulant om water van verontreinigingen te ontdoen. Door een breed scala aan verontreinigingen in één stap te verwijderen, de ontdekking belooft het eeuwenoude gebruik van coagulanten voor waterbehandeling aanzienlijk te verbeteren. De resultaten worden vandaag gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

Wanneer toegevoegd aan water, conventionele coagulanten zoals aluminiumsulfaat en andere metaalzouten verwijderen grotere deeltjes uit water door ze te groeperen in grotere formaties en bezinken. Omdat deze coagulanten geen kleinere deeltjes verwijderen die in water zijn opgelost, aanvullende behandelmethoden zijn noodzakelijk. Gebruikmakend van meerdere technologieën voor waterbehandeling, echter, is kostbaar, energie-intensief en kan een grote hoeveelheid land vergen. Het creëren van een efficiënte en gebruiksvriendelijke technologie om alle verontreinigingen uit het water te verwijderen, is de sleutel tot het aanpakken van de wereldwijde waterschaarste.

Het onderzoeksteam synthetiseerde een roman, zeer stabiel nanocoagulans dat qua structuur verschilt van conventionele coagulanten, prestaties en gedrag. Naast het verwijderen van zwevende deeltjes, deze nanocoagulant verwijdert ook kleine opgeloste verontreinigingen.

"Het gedrag van de nanocoagulant wordt gecontroleerd door zijn structuur, " zei Ryan DuChanois, een doctoraat student in het lab van Elimelech. "Onder bepaalde omstandigheden, het nanocoagulans behoudt een structuur waardoor het in de loop van de tijd kan worden opgeslagen."

Actinië is een zeeanemoon met een bolvormig lichaam met tentakels die zich intrekken tijdens het rusten en uitstrekken bij het vangen van zijn prooi. Met dit mariene roofdier als hun model, de onderzoekers synthetiseerden het stollingsmiddel, het gebruik van organische en anorganische componenten om de structuur van te repliceren Actinië .

Gelijkwaardig aan Actinië , het nanocoagulans heeft een kern-schaalstructuur die in water binnenstebuiten keert. De schaal destabiliseert en verstrikt grotere zwevende deeltjes, terwijl de blootgestelde kern de kleinere, opgeloste. Het verwijdert een breed spectrum aan verontreinigingen, van microverontreinigingen in sporen tot grotere deeltjes, waarvan vele de conventionele methoden ontwijken en een groot probleem vormen voor de volksgezondheid.

"Het vermogen om nitraat te verwijderen was nogal verrassend, aangezien traditionele watercoagulanten een verwaarloosbare verwijdering van nitraat vertonen, " zei Elimelech, de Roberto C. Goizueta hoogleraar Chemical &Environmental Engineering. Het is ook van cruciaal belang voor de waterbehandeling, aangezien nitraatverontreiniging geassocieerd is met het 'blue-baby'-syndroom, een potentieel dodelijke aandoening die jonge kinderen in sommige delen van de wereld treft.

Omdat het een proces in één stap is, professor Huazhang Zhao van de Universiteit van Peking zei:het werk is veelbelovend voor het vervangen van de huidige waterbehandelingsmethoden en het aanzienlijk verlagen van de bedrijfskosten van waterbehandeling. "Het opent ook deuren voor het vervaardigen van 'slimme' materialen die de configuratie en functie kunnen transformeren in reactie op de omgeving, " hij zei.