روشی کم هزینه برای حذف میکرو و نانو پلاستیک ها از آب
اصطلاح “پلاستیک” به مجموعه وسیعی از پلیمرهای مصنوعی یا نیمه مصنوعی اشاره دارد که بیشتر آنها از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آیند. چکش خواری، انعطاف پذیری، وزن سبک، دوام و هزینه کم، حضور آنها را در محصولات بی شماری که در زندگی روزمره استفاده می‌شود تضمین کرده است. نگرانی‌های مربوط به باقیمانده‌ها و زباله‌های تولید شده توسط این استفاده بسیار فشرده منجر به جستجوی جایگزین‌هایی مانند پلاستیک‌های زیستی شده است. این ایده خوبی است، اما قبل از اینکه به طور کامل تجزیه شوند، پلاستیک‌های زیستی نیز قطعه قطعه شده و میکرو یا نانوپلاستیک‌ها را تشکیل می‌دهند.
ذرات ریز پلاستیک امروزه در همه جا جهان وجود دارند و ممکن است در حال حاضر یکی از مهم‌ترین مشکلات زیست محیطی پس از شرایط اضطراری آب و هوایی و انقراض سریع گونه‌ها و اکوسیستم‌ها باشند. میکروپلاستیک‌ها در خاک، آب و هوا و در بدن حیوانات و انسان‌ها هستند. آنها از کالاهای مصرفی روزمره و از فرسودگی مواد بزرگتر می‌آیند. آنها در همه جا و در هر نوع محیطی یافت می‌شوند. منبع اصلی، آب مورد استفاده برای شستن لباس‌های ساخته شده از الیاف مصنوعی است. میکروپلاستیک‌ها در حال حاضر نمی‌توانند از پساب تصفیه شوند و در نهایت به خاک، سطح آب، رودخانه‌ها، اقیانوس‌ها و جو نفوذ می‌کنند.
میکروپلاستیک‌های مناسب که به‌عنوان قطعاتی تا 1 میلی‌متر تعریف می‌شوند، یک مشکل کاملاً مشخص و قابل مشاهده هستند. با این حال، نانوپلاستیک‌ها هزار بار کوچکتر هستند و خطر موذی‌تری دارند، زیرا می‌توانند از موانع بیولوژیکی کلیدی عبور کرده و به اندام‌های حیاتی برسند. به عنوان مثال، یک مطالعه علمی اخیر، وجود آنها را در مغز انسان تشخیص داد.
هنری توما، استاد موسسه شیمی می‌گوید: «نانوذرات با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند یا با میکروسکوپ‌های معمولی قابل تشخیص نیستند، بنابراین شناسایی و حذف آنها از سیستم‌های تصفیه آب بسیار دشوار است. از آنجایی که زیست سازگار هستند، حتی موذی‌تر هستند زیرا می‌توانند مستقیم‌تر با ارگانیسم‌های ما تعامل داشته باشند و واکنش‌های بیولوژیکی را تحریک کنند.
یکی دیگر از اطلاعات نگران کننده ارائه شده توسط توما این است که آب معدنی بطری شده ممکن است حتی بیشتر از آب آشامیدنی تصفیه شده‌ای که ما در خانه‌های خود مصرف می‌کنیم توسط پلاستیک‌های زیستی آلوده شده باشد. آب آشامیدنی تصفیه شده تحت فرآیندهایی مانند فیلتراسیون، انعقاد و شناورسازی برای از بین بردن بیشتر باقیمانده‌ها قرار می‌گیرد، در حالی که آب معدنی که از برخی جهات بهتر است (سبک‌تر است، حاوی املاح بیشتری است و طعم بهتری دارد)در هیچ یک از اینها فرآوری نمی‌شود، چون این باعث از بین رفتن خواص آن می‌شود. اگر محیطی که از آن جمع آوری شده آلوده به پلاستیک‌های زیستی باشد، این ذرات به دست مصرف کننده می‌رسد.
در مجموع، چالش دلهره آوری است و هیچ پاسخ واضحی وجود ندارد. نانوتکنولوژی ارائه شده توسط توما و همکارانش راه حل امیدوارکننده‌ای را برای مشکلی ارائه می‌دهد که گستره کامل آن تازه فهمیده شده است.
محققان دانشگاه سائوپائولو (USP) در برزیل یک راه حل جدید مبتنی بر فناوری نانو برای حذف میکرو و نانوپلاستیک‌ها از آب ایجاد کرده اند. مقاله‌ای در مورد این تحقیق که توسط FAPESP حمایت شده است، در مجله Micron منتشر شده است.
روش توسعه یافته در USP از نانوذرات مغناطیسی با پلی دوپامین، پلیمری مشتق شده از دوپامین که یک انتقال دهنده عصبی موجود در ارگانیسم انسان است استفاده می‌کند. این نانوذرات می‌توانند به زباله‌های میکرو و نانوپلاستیک متصل شوند و ذرات ترکیبی می‌توانند از طریق اعمال میدان مغناطیسی از آب حذف شوند.
پلی دوپامین ماده‌ای است که خاصیت چسبندگی صدف‌ها را تقلید می‌کند که به شدت به بسیاری از سطوح می‌چسبند. به قطعات پلاستیک موجود در آب محکم می‌چسبد و نانوذرات مغناطیسی را قادر می‌سازد تا آنها را جذب کنند. سپس این ماده نامطلوب را می‌توان با آهنربا از آب خارج کرد.
این فرآیند قبلاً برای حذف میکرو و نانوپلاستیک‌ها از آب، به‌ویژه در سیستم‌های تصفیه، مؤثر بوده است. با این حال، گروه تحقیقاتی همچنین قصد دارد آنها را با استفاده از آنزیم‌های خاصی مانند لیپاز تجزیه کند که می‌تواند پلی اتیلن ترفتالات را به اجزای اصلی خود تجزیه کند. استفاده از آنزیم‌ها PET و سایر پلاستیک‌های پرکاربرد را به مولکول‌های کوچکتر تجزیه می‌کند که می‌توان از آنها برای تولید مواد پلاستیکی استفاده مجدد کرد. توما گفت: “هدف ما فقط حذف پلاستیک از آب نیست، بلکه کمک به بازیافت آن به شیوه‌ای پایدار است.”
PET یک ماده خام برای بطری‌های پلاستیکی و سایر اقلام است. یک آلاینده اصلی محسوب می شود، به این دلیل که تجزیه آن باعث تولید اسید ترفتالیک (C6H4(COOH)2) و اتیلن گلیکول (C2H4(OH)2) می‌شود که هر دو سمی هستند. لیپاز PET را به این اشکال مونومر اولیه تجزیه می‌کند، که می‌توان از آنها برای سنتز PET های جدید استفاده کرد.
در مطالعه‌ای که توسط توما انجام شد، نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن (II, III)(Fe3O4) توسط رسوب همزمان سنتز شدن و بعداً با پلی دوپامین (PDA) با اکسید کردن جزئی دوپامین در یک محلول قلیایی ملایم برای تشکیل Fe3O4@PDA کوت شدند. لیپاز بر روی این بستر قرار گرفت. با گرفتن ذرات پلی اتیلن ترفتالات و نشستن آن ها روی سیستم، آنزیم لیپاز توانایی جهت تجزیه آن به ملکول های کوچکتر خود را دارد که شرح آن در شکل ذیل آمده است.
نویسنده خبر: فاطمه درویشی
رفرنس:
https://agencia.fapesp.br/low-cost-method-removes-micro-and-nanoplastics-from-water/53275https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0968432824001392?via%3Dihub
بدون دیدگاه