دسترسی به آب پاک برای زندگی ضروری است، اما حتی در کشورهای ثروتمند، آلاینده‌های مضر در حال ورود به چرخه آب هستند. مواد روزمره مانند آفت‌کش‌ها، بقایای داروها، مواد شیمیایی صنعتی، رنگ‌ها، میکروپلاستیک‌ها و مواد شیمیایی همیشگی (PFAS) در آب‌های زیرزمینی، رودخانه‌ها و حتی آب آشامیدنی یافت شده‌اند.

نتایج گزارش آژانس محیط زیست آلمان نشان داد که تا سال ۲۰۲۳، میزان ۴۰ ماده دارویی مختلف فقط در آب آشامیدنی شناسایی شده است و حتی سطوح بالاتری از این مواد در منابع آب تصفیه نشده وجود دارد.

تصفیه‌خانه‌های فعلی آب، مراحل پاکسازی زیادی برای تمیز کردن آب دارند، اما اغلب در حذف این آلاینده‌های پایدار با مشکل مواجه هستند. در حال حاضر، گروه پژوهشی مؤسسه فناوری‌ها و سیستم‌های سرامیکی «فرانهوفر» (IKTS) در درسدن آلمان با رویکردی نوآورانه در حال مقابله با این مشکل است.

آنان سیستم‌های تصفیه فشرده‌ای ایجاد کرده‌اند که از فوم‌های سرامیکی مخصوصی استفاده می‌کنند و با کاتالیزورها پوشانده شده‌اند. هنگامی که این پوشش‌ها در معرض نور ماورابنفش (UV) قرار می‌گیرند، فرآیندی به نام «اکسیداسیون فوتوکاتالیستی» را آغاز می‌کنند.

این فرآیند، ذرات بسیار واکنش‌پذیری به نام رادیکال‌ها تولید می‌کند که آلاینده‌ها را به‌طور مستقیم در آب تجزیه می‌کنند. برخلاف سایر روش‌های تصفیه، این فرایند به مواد شیمیایی اضافی مانند ازن نیاز ندارد و محصولات جانبی مضر نیز ایجاد نمی‌کند.

قلب این سیستم، سرامیک فومی است. این سرامیک ساختاری اسفنج مانند با حداکثر ۹۰ درصد فضای باز دارد که به نور اجازه عبور می‌دهد تا سطح وسیعی را برای اتصال کاتالیزورها فراهم کند.  این طراحی، تعامل آلاینده‌ها، کاتالیزورها و نور را آسان‌تر می‌کند و تجزیه مواد ناخواسته را تسریع می‌بخشد. کاتالیزورها روی فوم تثبیت می‌شوند تا در جای خود باقی بمانند و با آب شسته نشوند.

پژوهشگران همچنین در حال طراحی کل واحدهای تصفیه آب هستند، آنان توسعه نه فقط فوم و پوشش‌ها، بلکه منابع نور ماورابنفش، طراحی راکتورها و چیدمان سیستم‌ها را نیز در نظر دارند.

همچنین ال‌ای‌دی‌های ماورابنفش با مصرف بهینه انرژی در حال آزمایش هستند تا هزینه‌های برق پایین نگه داشته شود. این واحدها را می‌توان برای صنایع مختلف سفارشی‌سازی کرد و حتی می‌توان آنها را به تصفیه‌خانه‌های موجود متصل کرد.

تاکنون پروژه‌های آزمایشی با نتایج خوبی همراه بودند و در صنایعی مانند داروسازی، نیمه‌رساناها، نساجی و لبنیات، سیستم‌های فوم سرامیکی در کاهش آلاینده‌ها قبل از خروج فاضلاب از کارخانه موثر بوده‌اند.

این فناوری در وهله اول از ورود مواد خطرناک به رودخانه‌ها و آب‌های زیرزمینی جلوگیری می‌کند و اکنون گروه پژوهشی با آزمایش طرح‌های جدید کاتالیزور و ترکیب فوم‌های سرامیکی با مواد جاذب، در تلاش است تا این فرایند را کارآمدتر کند. هدف بلندمدت آنان، افزایش مقیاس این فناوری است تا بتواند به ابزاری استاندارد در چرخه‌های آب صنعتی تبدیل شود.

سایت ساینس گزارش کرد، در صورت موفقیت، این سیستم‌های سرامیکی با انرژی نور می‌توانند نقش کلیدی در حفاظت از اکوسیستم‌ها، ایمن نگه داشتن منابع آب و اطمینان از دسترسی نسل‌های آینده به آب تمیز و با کیفیت بالا ایفا کنند.

انتهای پیام