Onderzoek heeft een nieuw materiaal opgeleverd dat lucht kan adsorberen water verontreinigende stoffen en zou een goedkoop duurzaam alternatief kunnen zijn voor de momenteel gebruikte actieve kool
Verontreiniging maakt onze planeet land, water, lucht en andere bestanddelen van het milieu zijn vuil, onveilig en ongeschikt voor gebruik. Verontreiniging wordt veroorzaakt door de kunstmatige introductie of binnendringing van een of meer verontreinigende stoffen in een natuurlijke omgeving. Verontreiniging is van verschillende typen; voorbeeld grond vervuiling wordt voornamelijk veroorzaakt door huishoudelijk afval of afval en industrieel afval van commerciële bedrijven. Water vervuiling wordt veroorzaakt wanneer er vreemde stoffen in terechtkomen water omvatten chemicaliën en rioolwater water, pesticiden en kunstmest of metalen zoals kwik. Luchtvervuiling wordt veroorzaakt door deeltjes in de lucht die ontstaan door het verbranden van brandstoffen, zoals roet, die miljoenen kleine deeltjes bevatten die in de lucht zweven. Een ander veel voorkomend type luchtvervuiling zijn gevaarlijke gassen, zoals zwaveldioxide, koolmonoxide, stikstofoxiden en chemische dampen. luchtverontreiniging kunnen ook de vorm aannemen van broeikasgassen (zoals koolstofdioxide of zwaveldioxide) en bijdragen aan de opwarming van onze aarde vliegtuig door het broeikaseffect. Een ander soort vervuiling is geluidsoverlast, wanneer het geluid afkomstig van vliegtuigen, de industrie of andere bronnen schadelijke niveaus bereikt.
Ondanks de grote inspanningen die de afgelopen jaren zijn geleverd om het milieu schoon te maken, blijft vervuiling een groot probleem en brengt het voortdurende risico's voor de gezondheid met zich mee, waardoor 200 miljoen mensen wereldwijd worden getroffen. De problemen zijn onmiskenbaar het grootst in de ontwikkelingslanden, waar traditionele bronnen van vervuiling zoals industriële emissies, slechte sanitaire voorzieningen, ontoereikend afvalbeheer, vervuilde water De voorraden en blootstelling aan luchtverontreiniging binnenshuis door biomassabrandstoffen treffen grote aantallen mensen. Zelfs in de ontwikkelde landen blijft de milieuvervuiling bestaan, vooral onder de armere sectoren van de samenleving. Hoewel de risico's over het algemeen groter zijn in ontwikkelingslanden, waar armoede, economische beperkingen voor het adopteren van technologie en zwakke milieuwetten samen hoge vervuilingsniveaus veroorzaken. Dit risico wordt nog verergerd doordat het onveilig is water, slechte sanitaire voorzieningen, slechte hygiëne en luchtvervuiling binnenshuis. Vervuiling heeft schadelijke gevolgen voor ongeboren en opgroeiende kinderen, en de levensverwachting kan slechts 45 jaar bedragen als gevolg van kanker en andere ziekten. Lucht- en watervervuiling is een stille moordenaar en er wordt aangenomen dat het onze gezondheid negatief beïnvloedt vliegtuig en op zijn beurt de mensheid. De lucht die we inademen heeft een zeer duidelijke chemische samenstelling en bestaat voor 99 procent uit stikstof, zuurstof, waterdamp en inerte gassen. Luchtvervuiling ontstaat als er dingen in de lucht zitten die normaal niet aan de lucht worden toegevoegd. Fijn stof – vaste deeltjes en vloeistofdruppels die in de lucht worden aangetroffen en worden uitgestoten door elektriciteitscentrales, industrie, auto’s en branden – zijn nu alomtegenwoordig in steden en zelfs voorstedelijke gebieden. Bovendien komen miljoenen tonnen industrieel afvalwater in de wereld terecht wateren elk jaar. Zowel fijnstof als kleurstoffen zijn zeer giftig voor het milieu, het ecosysteem en de mensheid.
Er worden routinematig verschillende methoden en procedures gebruikt voor de aanpak van lucht- en luchtverontreiniging water vervuiling, inclusief filtratie, ionenuitwisseling, coagulatie, ontleding, adsorptie enz., en elk van deze methoden vertoont een verschillend succespercentage. In vergelijking wordt adsorptie als het meest haalbaar beschouwd omdat deze eenvoudig en gemakkelijk te bedienen is, een hoge efficiëntie heeft, gemakkelijk in gebruik is, enz. Van de verschillende adsorbentia, bij het terugdringen van luchtvervuiling en afval waterActieve kool is het meest gebruikte adsorbens. Ook wel actieve kool genoemd, het is een vorm van koolstof die is verwerkt om kleine poriën met een laag volume te hebben die het beschikbare oppervlak voor adsorptie of chemische reacties vergroten. In feite is actieve kool de gouden standaard in adsorbentia. Koolstof heeft een natuurlijke affiniteit voor organisch verontreinigende stoffen zoals benzeen, die zich aan het oppervlak binden. Als je koolstof 'activeert', dat wil zeggen stoomt op 1,800 graden, vormt het kleine poriën en zakjes die het oppervlak ervan vergroten. Pesticiden, chloroform en andere verontreinigingen glijden in de gaten van deze honingraat en houden zich daar vast. Bovendien blijft er geen koolstof achter in het water als het eenmaal grondig is behandeld. Waterzuiveringsinstallaties in ontwikkelingslanden als China en India gebruiken routinematig actieve kool. Op dezelfde manier heeft actieve kool speciale eigenschappen die helpen bij het verwijderen van vluchtige stoffen, geuren en andere gasvormige verontreinigende stoffen uit de lucht. De manier waarop het werkt is vrij eenvoudig. Er zijn een paar nadelen aan actieve kool: ten eerste is het erg duur en heeft het een zeer korte houdbaarheid, omdat het alleen kan worden gebruikt totdat de poriën vol zijn – daarom moet je het filter van tijd tot tijd vervangen. Actieve kool is ook moeilijk te regenereren en de effectiviteit ervan neemt na verloop van tijd af. Ze zijn niet effectief in het verwijderen van verontreinigingen die niet worden aangetrokken door koolstoffen of pathogene bacteriën en virussen.
Een economisch en duurzaam alternatief
In een recent onderzoek gepubliceerd in Grenzen in de chemiehebben onderzoekers een betaalbaar, goedkoop en duurzaam materiaal gecreëerd om lucht- en watervervuiling aan te pakken. Dit nieuwe “groene” poreuze materiaal wordt geproduceerd uit vast afval en is overvloedig aanwezig organisch Natuurlijke polymeren lijken veelbelovend in termen van het adsorberen van verontreinigende stoffen in afvalwater en lucht in vergelijking met actieve kool en worden bestempeld als een “economisch alternatief”. Dit nieuwe “groene” adsorbens is een combinatie van een natuurlijk overvloedige grondstof – een polysaccharide genaamd natriumalginaat dat kan worden gewonnen uit zeewier en algen – met een industrieel bijproduct – silicadamp (bijproduct van de verwerking van siliciummetaallegeringen). Het werd zeer gemakkelijk gesynthetiseerd en geconsolideerd door de gelerende eigenschappen van alginaat en door de ontleding van natriumbicarbonaat gecontroleerde porositeit bij lage temperaturen en op verschillende schaallengtes. Voor het testen van de afvalwaterverontreiniging werd een blauwe kleurstof als modelverontreiniging gebruikt. Er werd gezien dat het nieuwe hybride materiaal de kleurstof adsorbeerde en verwijderde met een efficiëntie van ongeveer 94 procent, wat zeer bemoedigend was. Zelfs zeer hoge concentraties van deze kleurstof werden verwijderd. Dit materiaal vertoonde bemoedigende mogelijkheden voor het opvangen van deeltjes uit dieseluitlaatgassen. Het onderzoek onder leiding van Dr.ElzaBontempi van de Universiteit van Brescia, Italië, concludeert dat dit materiaal in staat was actieve kool zeer efficiënt te vervangen omdat het zowel fijne deeltjes in de lucht kon opvangen als ook organisch verontreinigende stoffen in het afvalwater, waardoor de vervuiling wordt verminderd.
Dit is spannend werk, omdat dit nieuwe materiaal op een zeer innovatieve en goedkope manier wordt geproduceerd uit natuurlijk overvloedige polymeren en bijproducten van industrieel afval, dat sowieso altijd wordt weggegooid. Dit nieuwe materiaal wordt een “organisch-anorganische hybride” is niet alleen goedkoop, het is ook duurzaam en regenereerbaar en zou zelfs de actieve kool kunnen verdringen en een voorkeurskeuze kunnen worden. Het verbruikte zelfs minder energie bij de productie (de ‘belichaamde’ energie) en laat dus een veel lagere ecologische voetafdruk achter. Dit materiaal is ook zelfstabiliserend en vereist geen thermische behandeling bij hoge temperaturen en kan ook worden opgeschaald voor verschillende experimenten. Lopende tests geven verder aan dat het bij omgevingsomstandigheden kan worden opgeslagen en dat het in de loop van de tijd alleen maar stabieler wordt, terwijl het helemaal niet wordt afgebroken. Het is dus zeer veelzijdig en kan een breed scala aan toepassingen hebben in lucht- en waterfiltratie. Dit schept enorme hoop op het bestrijden van lucht- en watervervuiling en het beschermen van zowel moeder aarde als de mensheid.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Zanoletti A et al. 2019. Een nieuw poreus hybride materiaal afgeleid van silicadamp en alginaat voor duurzame vermindering van verontreinigende stoffen. Grenzen in de chemie. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060
