מחקר הפיק חומר חדש שיכול לספוג אוויר ו מַיִם מזהמים ויכולים להוות אלטרנטיבה בת קיימא בעלות נמוכה לפחם הפעיל הנמצא כיום בשימוש
זהום עושה שלנו של כוכב הלכת ארץ, מַיִם, אוויר ושאר מרכיבי הסביבה מלוכלכים, לא בטוחים ולא מתאימים לשימוש. זהום נגרם על ידי החדרה מלאכותית או כניסה של מזהמים לסביבה טבעית. זהום הוא מסוגים שונים; אדמה לדוגמה זיהום נגרם בעיקר מהשלכה ביתית או אשפה ופסולת תעשייתית על ידי חברות מסחריות. מים זיהום נגרם כאשר מכניסים חומרים זרים מַיִם כוללים כימיקלים, ביוב מַיִם, חומרי הדברה ודשנים או מתכות כמו כספית. זיהום אוויר נגרם על ידי חלקיקים באוויר משריפת דלקים, כמו פיח, המכילים מיליוני חלקיקים זעירים הצפים באוויר. סוג נפוץ נוסף של זיהום אוויר הוא גזים מסוכנים, כגון דו תחמוצת הגופרית, חד תחמוצת הפחמן, תחמוצות חנקן ואדים כימיים. זיהום אוויר יכול גם ללבוש צורה של גזי חממה (כגון פחמן דו חמצני או גופרית דו חמצנית) ולסייע להתחממות שלנו כוכב לכת באמצעות אפקט החממה. סוג אחר של זיהום הוא זיהום רעש כאשר הקול המגיע ממטוסים, תעשייה או מקורות אחרים מגיע לרמות מזיקות.
למרות המאמצים הגדולים שנעשו בשנים האחרונות לניקוי הסביבה, הזיהום נותר בעיה מרכזית ומהווה סיכונים מתמשכים לבריאות, ומשפיע על 200 מיליון אנשים ברחבי העולם. הבעיות הן ללא ספק הגדולות ביותר בעולם המתפתח, שם מקורות זיהום מסורתיים כגון פליטות תעשייתיות, תברואה לקויה, ניהול פסולת לקוי, מזוהמים מַיִם אספקה וחשיפה לזיהום אוויר מקורה מדלקים ביו-מסה משפיעים על מספר רב של אנשים. עם זאת, אפילו במדינות מפותחות, הזיהום הסביבתי נמשך, בעיקר בקרב מגזרים עניים יותר בחברה. למרות שהסיכונים בדרך כלל גבוהים יותר במדינות מתפתחות, שבהן עוני, אילוצים כלכליים לאימוץ טכנולוגיה וחוקים סביבתיים חלשים יחד גורמים לרמות זיהום גבוהות. סיכון זה מתווסף עוד יותר לא בטוח מַיִם, תברואה לקויה, היגיינה לקויה וזיהום אוויר פנימי. לזיהום יש השפעות מזיקות על ילדים שטרם נולדו וגדלים, ותוחלת החיים עשויה להיות נמוכה עד 45 שנים בגלל סרטן ומחלות אחרות. זיהום אוויר ומים הוא רוצח שקט ונחשב שהוא משפיע לרעה על שלנו כוכב לכת ובתמורה האנושות. לאוויר שאנו נושמים יש הרכב כימי מוגדר מאוד שהוא 99 אחוז של חנקן, חמצן, אדי מים וגזים אינרטיים. זיהום אוויר מתרחש כאשר דברים שאינם מתווספים בדרך כלל לאוויר. חומר חלקיקי - חלקיקים מוצקים וטיפות נוזל שנמצאים באוויר ונפלטים מתחנות כוח, תעשייה, מכוניות ושריפות - נמצא כעת בכל מקום בערים ואפילו באזורי פרברים. כמו כן, מיליוני טונות של שפכים תעשייתיים משתחררים לעולם מים כל שנה. גם חומר חלקיק וגם צבעים רעילים מאוד לסביבה, למערכת האקולוגית ולאנושות.
שיטות ונהלים שונים משמשים באופן שוטף לטיפול באוויר ו מַיִם זיהום, כולל סינון, חילופי יונים, קרישה, פירוק, ספיחה וכו' וכל אחת מהשיטות הללו מציגות שיעורי הצלחה שונים. בהשוואה, הספיחה נחשבת לאפשרית ביותר בגלל היותה פשוטה, קלה לתפעול, בעלת יעילות גבוהה, נוחות לשימוש ועוד. בין הסופחים השונים, בהפחתת זיהום אוויר ופסולת מַיִם, פחם פעיל הוא הסופח הנפוץ ביותר בשימוש. נקרא גם פחם פעיל, הוא סוג של פחמן המעובד כך שיש לו נקבוביות קטנות בנפח נמוך המגדילות את שטח הפנים הזמין לספיחה או לתגובות כימיות. למעשה, פחם פעיל הוא תקן הזהב בסופחים. לפחמן יש זיקה טבעית ל אורגני מזהמים כמו בנזן, הנקשרים אל פני השטח שלו. אם אתה "מפעיל" פחמן כלומר אדים אותו ב-1,800 מעלות זה יוצר נקבוביות וכיסים קטנים שמגדילים את שטח הפנים שלו. חומרי הדברה, כלורופורם ומזהמים אחרים מחליקים לתוך החורים של חלת הדבש הזו ומחזיקים מעמד. כמו כן, לא נשאר פחמן במים לאחר שהוא טופל ביסודיות. מפעלי טיפול במים במדינות מתפתחות כמו סין והודו משתמשים באופן שגרתי בפחם פעיל. באופן דומה, לפחם פעיל יש תכונות מיוחדות המסייעות בהסרת תרכובות נדיפות, ריחות ומזהמים גזים אחרים מהאוויר. הדרך שבה זה עובד היא די פשוטה. יש כמה חסרונות של פחם פעיל, ראשית הוא יקר מאוד ויש לו חיי מדף קצרים מאוד מכיוון שניתן להשתמש בו רק עד שהנקבוביות שלו מתמלאות - וזו הסיבה שעליך להחליף את המסנן מעת לעת. גם פחם פעיל קשה לחידוש ויעילותו פוחתת עם הזמן. הם אינם יעילים בהסרת אותם מזהמים שאינם נמשכים לפחמן או לחיידקים ונגיפים פתוגניים.
אלטרנטיבה כלכלית ובת קיימא
במחקר שפורסם לאחרונה ב גבולות בכימיה, חוקרים יצרו חומר בר-קיימא בעלות נמוכה ובמחיר סביר להתמודדות עם זיהום אוויר ומים. חומר נקבובי "ירוק" חדש זה מופק מפסולת מוצקה ובשפע אורגני פולימרים טבעיים נראים מבטיחים מאוד מבחינת ספיחת מזהמים בשפכים ובאוויר בהשוואה לפחם פעיל והם מסומנים כ"חלופה חסכונית". חומר סופח "ירוק" חדש זה הוא שילוב של חומר גלם בשפע טבעי - פוליסכריד הנקרא נתרן אלגינט שניתן להפיק מאצות ים ואצות - עם תוצר לוואי תעשייתי - אדי סיליקה (לפי תוצר של עיבוד סגסוגת מתכת סיליקון). זה היה מסונתז בקלות רבה ומאוחד על ידי תכונות הג'ל של אלגינט ועל ידי פירוק של נקבוביות מבוקרת של נתרן-ביקרבונט בטמפרטורות נמוכות באורך קנה מידה שונה. לצורך בדיקה בזיהום השפכים, נעשה שימוש בצבע כחול כמזהם מודל. ניתן היה לראות שהחומר ההיברידי החדש ספג והסיר את הצבע ביעילות של כ-94 אחוז, מה שהיה מעודד מאוד. אפילו ריכוזים גבוהים מאוד של צבע זה הוסרו. חומר זה הציג יכולות מעודדות ללכידת חלקיקים מגזי דיזל. המחקר בראשות ד"ר ElzaBontempi מאוניברסיטת ברשיה, איטליה, מגיע למסקנה שחומר זה הצליח להחליף פחמן פעיל ביעילות רבה ביכולת שלו ללכוד גם חומר חלקיקי עדין באוויר וגם אורגני מזהמים בשפכים ובכך מצמצמים את הזיהום.
זוהי עבודה מרגשת, שכן החומר החדש הזה מיוצר בצורה חדשנית וזולה מאוד מפולימרים בשפע טבעי ותוצר לוואי של פסולת תעשייתית שממילא תמיד נזרק. החומר החדש הזה מכונה "אורגני-היברידית לא אורגנית" היא לא רק עלות נמוכה, היא גם ברת קיימא ומתחדשת ויכולה למעשה לעקור את הפחמן הפעיל ולהפוך לבחירה מועדפת. הוא אפילו צרך פחות אנרגיה בעת יצירתו (האנרגיה ה"גלומה") ובכך מותיר טביעת רגל פחמנית נמוכה בהרבה. חומר זה גם מייצב את עצמו ואינו דורש טיפול תרמי בטמפרטורות גבוהות וניתן להגדיל אותו לניסויים שונים. בדיקות מתמשכות מצביעות עוד יותר על כך שניתן לאחסן אותו בתנאי סביבה והוא רק הופך יציב יותר עם הזמן תוך שהוא אינו מתכלה כלל. לפיכך, הוא רב תכליתי ויכול להיות בעל מגוון רחב של יישומים בסינון אוויר ומים. זה מייצר תקווה עצומה למלחמה בזיהום האוויר והמים ולהגנה על אמא אדמה כמו גם על האנושות.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Zanoletti A et al. 2019. חומר היברידי נקבובי חדש המופק מאדי סיליקה ואלגינט להפחתת מזהמים בר-קיימא. גבולות בכימיה. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060
