Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Powietrze wokół nas staje się coraz bardziej zanieczyszczone. Nic dziwnego, że wielu naukowców głowi się, jak można by je oczyścić. Praca międzynarodowego zespołu pod kierownictwem prof. Juana Carlosa Colmenaresa z Instytutu Chemii Fizycznej PAN przybliża nas do tego celu. Naukowcom udało się stworzyć efektywny i tani adsorbent, zdolny oczyszczać powietrze z różnych toksycznych związków.

Najistotniejszy jest, rzecz jasna, stworzony przez nas w laboratorium materiał - mówi prof. Colmenares. Nie tylko adsorbuje z powietrza toksyczne opary, lecz dzięki właściwościom fotokatalitycznym również rozbija je na mniej toksyczne związki. Stworzony przez zespół materiał składa się z dwóch stosunkowo tanich i łatwych do pozyskania substancji: dwutlenku tytanu i tlenku grafitu. Chcieliśmy, żeby nasz wynalazek był powszechnie dostępny - wyjaśnia profesor - a do tego przyjazny środowisku. Absolutną innowacją było w tym przypadku zastosowanie ultradźwięków. To one zmusiły dwa składniki – organiczny i nieorganiczny – do współpracy. Tlenek grafitu wyłapuje cząstki toksyn, a dwutlenek tytanu unieszkodliwia je dzięki fotokatalizie. Dodatkowo zastosowanie ultradźwięków znacząco zwiększa aktywną powierzchnię nowego materiału i wprowadza do niej defekty, co sprawia, że skuteczność w unieszkodliwianiu toksyn z powietrza znamiennie rośnie. Dzięki falom ultradźwiękowym udało nam się uzyskać świetne rozproszenie cząstek, a warstwa tlenku grafitu szczelnie otula powierzchnię dwutlenku tytanu - opowiada prof. Colmenares. Pierwotnie materiał miał być wykorzystywany jako dodatkowa warstwa w maskach przeciwgazowych dla żołnierzy. Można go także wbudować w tekstylia, tworząc mundury chroniące noszących je żołnierzy przed gazowymi toksynami na polu walki. Sam wychwyt zachodzi równie dobrze przy świetle, jak i po ciemku, ale unieszkodliwianie gazów bojowych wymaga oświetlenia. Dzień bitwy musiałby zatem być słoneczny albo mundur musiałby mieć dodatkowe LED-owe oświetlenie uaktywniające fotokatalizę.

Choć badanie przeprowadzono na środkach bojowych, potencjalne zastosowania wynalazku mogą być o wiele szersze i... bardziej pokojowe.

Można by, na przykład, szyć uniformy chroniące pracowników fabryk przed toksycznymi wyziewami. Na jeden kombinezon wystarczyłyby miligramowe ilości - wyjaśnia profesor - o ile byłyby one równomiernie rozproszone w materiale. Jedyny minus jest taki, że potencjalne tkaniny nośnikowe musiałyby być raczej poliestrem niż lnem czy bawełną - dodaje. Naukowcy musieliby też znaleźć sposób na trwalsze zespolenie swojego nanomateriału z nośnikiem, bo ubrania trzeba prać, a wiadomo, że niemal 35% mikroplastiku w środowisku pochodzi z pranych syntetyków. Nie chcemy, żeby nasz wynalazek skończył w rzekach i morzach - mówi prof. Colmenares. Chcemy, żeby był ekologiczny na każdym etapie, nie tylko wtedy, kiedy rozprawia się z toksynami. Na szczęście współautorzy niniejszej pracy, dr Dimitrios A. Giannakoudakis i inni członkowie zespołu, już wcześniej wykazali, że dzięki sonifikacji, czyli działaniu ultradźwięków, substancję aktywną można w łatwy sposób trwale łączyć zarówno z bawełną, jak i ze sztucznym włóknem.

Przy odpowiedniej modyfikacji technologię opisaną w Chemical Engineering Journal można by wykorzystać nie tylko do oczyszczania powietrza, ale i wody czy gleby. Jeszcze nie badaliśmy tych możliwości - mówi prof. Colmenares - ale powodzenie zależy głównie od tego, czy będziemy w stanie bezpiecznie osadzać nasz nanomateriał na potencjalnych nośnikach. W końcu, oczyszczając wodę np. z fenolu, nie chcielibyśmy „wzbogacić jej” w nasze tlenki, choć w teorii ani TiO2, ani tlenek grafitu nie są toksyczne dla ludzi - wyjaśnia naukowiec. W końcu kto z nas w dzieciństwie nie żuł ołówka - dodaje z uśmiechem.

Gdyby udało się usunąć tę przeszkodę, możliwości stałyby się praktycznie nieograniczone. Nowy materiał mógłby oczyszczać ścieki w zakładach papierniczych i koksowniach, a nawet neutralizować zalegające na dnie Bałtyku chemikalia z II wojny światowej. Na razie celujemy w oczyszczalnie ścieków - opowiada profesor. Fotokataliza i nanokompozyty mogą działać tam, gdzie dla mikrobów otoczenie jest zbyt toksyczne.

Największym wyzwaniem byłaby fotokataliza gleby, ale przy odpowiednim mieszaniu, napowietrzaniu, naświetlaniu i właściwym fotokatalizatorze, opracowanym np. tylko do rozkładania herbicydów albo pestycydów, nawet i to można sobie z łatwością wyobrazić.

Czystsze powietrze jest w zasięgu ręki. Na czystszą wodę i glebę trzeba nam będzie poczekać nieco dłużej, ale naukowcy z IChF PAN są dopiero na początku krucjaty o lepsze, czystsze, środowisko.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W 2011 roku w Osijeku w Chorwacji podczas prac archeologicznych trafiono na nietypowy masowy grób – zwłoki siedmiu mężczyzn, które wrzucono do studni. Teraz Mario Novak z Instytutu Badań Antropologicznych w Zagrzebiu i Cosimo Posth z Uniwersytetu w Tybindze wraz z zespołem rozwiązali zagadkę zmarłych. Badania archeologiczne i datowanie radiowęglowe wskazywały, że mężczyzn pochowano około połowy III wieku, analizy biologiczne pokazały, iż wszyscy cierpieli na różne entezopatie i odnosili rany, a badania DNA czterech szkieletów pokazały, że mieli oni różne pochodzenia, jednak żaden z nich nie miał nic wspólnego z lokalną populacją.
      Przeprowadzone analizy sugerują, że pochowani byli rzymskimi żołnierzami, a ich śmierć związana jest z kryzysem III wieku, szeregiem wydarzeń militarnych, politycznych i gospodarczych, które wstrząsnęły Cesarstwem Rzymskim po zamordowaniu cesarza Aleksandra Sewera w 235 roku, a objęciem tronu przez Dioklecjana w roku 284.
      Dzisiejszy Osijek powstał jako rzymska osada wojskowa, Mursa. Z czasem rozrosła się w miasto. W jego pobliżu miały miejsce dwie duże bitwy. Pierwsza rozegrała się w 260 roku, kiedy to cesarz Galien pokonał uzurpatora Ingenuusa. Drugą z bitew stoczyli cesarz Konstancjusz II i uzurpator Magnencjusz w 351 roku. Współczesne im źródła opisują obie bitwy jako wyjątkowo krwawe, z tysiącami ofiar. Pochowani w studni żołnierze to najprawdopodobniej ofiary pierwszej z nich.
      Do bliższego przyjrzenia się temu pochówkowi skłonił nas jego niezwykły kontekst oraz ślady licznych śmiertelnych ran na szkieletach. Płeć, wiek w chwili zgonu, liczne rany wskazują, że to ofiary jakiegoś gwałtowanego wydarzenia, prawdopodobnie bitwy, mówią Novak i Posth. A Mario Carić z dodaje, że analiza izotopowa ofiar wskazuje, iż mężczyźni żywili się podobną dietą, identyczną z dietą rzymskich żołnierzy, jaką znamy ze źródeł historycznych.
      Z czterech szkieletów udało się uzyskać materiał genetyczny, na podstawie którego stwierdzono, że żaden z mężczyzn nie miał związków w miejscową ludnością. Określono też, że jeden z nich pochodził z Bliskiego Wschodu, a jeden z Europy Północnej, Środkowej bądź Wschodniej.
      Wszystkie uzyskane dane skłoniły badaczy do wyciągnięcia wniosku, że pochowani to rzymscy żołnierze którejś ze stron walczących pod Mursą w 260 roku. Więcej na temat badań można przeczytać w PLOS One.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      „Inteligentne” tkaniny, o których słyszymy od lat, mają zbierać dane za pomocą sygnałów elektrycznych. Tymczasem naukowcy z ETH Zurich stworzyli tkaninę, która rejestruje fale dźwiękowe, by dokonywać precyzyjnych pomiarów. Jest lekka, tania, przepuszcza powietrze i może sprawdzić się w medycynie, codziennym życiu i podczas uprawiania sportu.
      SonoTextiles to tkanina, która reaguje na dotyk, zmiany ciśnienia i ruch. Naukowcy wszyli w materiał światłowody w regularnych odstępach. Na jednym końcu każdego ze światłowodów znajduje się nadajnik emitujący fale radiowe, na drugim zaś odbiornik, który sprawdza, czy fale te uległy zmianie. Każdy z nadajników działa na innej częstotliwości, dzięki czemu potrzebujemy niewielkiej mocy obliczeniowej by stwierdzić, w którym z włókien doszło do zmiany. To znacznie bardziej efektywne rozwiązanie w porównaniu z wcześniejszymi, kiedy tekstylia musiały radzić sobie z nadmiarem danych i pojawiały się problemy z przetwarzaniem sygnałów. Nowe rozwiązanie jest na tyle proste, że w przyszłości możliwe będzie wysyłanie danych na komputer czy smartfon w czasie rzeczywistym.
      Gdy wszyty w materiał światłowód się porusza, zmienia się długość fali dźwiękowej. W przypadku koszulki ruch światłowodu może być wywołany ruchem ciała czy oddychaniem. Naukowcy wykorzystali fale dźwiękowe o częstotliwości około 100 kHz. To zdecydowanie poza zakresem słyszalności człowieka, który wynosi od 20 Hz do 20 kHz.
      Na razie badacze wykazali, że ich pomysł sprawdza się w laboratorium. W przyszłości opracowana przez nich technologia może np. przydać się pacjentom z astmą. Możemy bowiem wyobrazić sobie podkoszulkę monitorującą oddech i wszczynającą alarm gdy dojdzie do jego zaburzenia. Z kolei sportowcy będą mogli dzięki takiej koszulce na bieżąco monitorować sposób poruszania się, by zwiększyć wydajność czy uniknąć kontuzji. Twórcy SonoTextile mówią też o rękawiczkach, które w czasie rzeczywistym będą przekładały język migowy na tekst lub mowę. Ubrania mogą posłużyć do korygowania postawy podczas siedzenia czy chodzenia oraz informować opiekunów osób niepełnosprawnych, że należy zmienić ich pozycję, by uniknąć odleżyn.
      Nowy materiał może znaleźć wiele zastosowań, ale wciąż wymaga usprawnień. Światłowody mogą pękać wskutek codziennego używania. Na szczęście można zastąpić je metalowymi włóknami, które również przewodzą fale dźwiękowe. Tego typu usprawnienia będą tematem dalszych prac badawczo-rozwojowych nad SonoTextiles.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Polne kwiaty, sadzone w miastach w miejscach, w których wcześniej znajdowały się budynki mieszkalne czy przemysłowe, mogą być niebezpieczne dla pszczół i innych zapylaczy. Okazuje się bowiem, że mogą one akumulować ołów, arsen i inne metale ciężkie z gleby. Nektar z takich kwiatów szkodzi owadom, prowadząc do ich śmierci i zmniejszenia populacji. Nawet niewielkie ilości metali ciężkich w nektarze mogą negatywnie wpływać na mózgi pszczół, zmniejszając ich umiejętności uczenia się i zapamiętywania, które są niezbędne przy zdobywaniu żywności.
      Sarah B. Scott z University of Cambridge oraz Mary M. Gardiner z Ohio State University zauważyły, że takie rośliny jak koniczyna biała czy powój, posadzone w miastach w miejscach byłych budynków, narażają pszczoły na kontakt z niebezpiecznym chromem, kadmem, ołowiem czy arsenem. Gleba miast na całym świecie jest zanieczyszczona metalami ciężkimi, a poziom zanieczyszczeń jest zwykle tym większy, im starsze jest miasto. Metale pochodzą z wielu różnych źródeł, w tym z cementu.
      Autorki badań uważają zatem, że jeśli chcemy zdegradowane tereny miejskie zwracać naturze, najpierw warto przeprowadzić badania gleby i dostosować gatunki roślin do zanieczyszczeń. Czasami konieczne będzie wcześniejsze oczyszczenie gleby.
      Polne kwiaty są bardzo ważnym źródłem pożywienia dla pszczół i naszym celem nie jest zniechęcanie ludzi do ich siania w miastach. Mamy nadzieję, że dzięki naszym badaniom ludzie zdadzą sobie sprawę, że jakość gleby również jest ważna dla zdrowia pszczół. Zanim zasiejemy w mieście kwiaty, by przyciągnąć pszczoły i innych zapylaczy, warto zastanowić się nad historią miejsca, gdzie mają żyć rośliny i nad tym, co może znajdować się w glebie. A tam, gdzie to konieczne, warto przeprowadzić badania i oczyścić glebę, mówi doktor Scott.
      W ramach swoich badań uczone przyjrzały się terenom poprzemysłowym w Cleveland. Zebrały nektar z kwiatów wielu roślin, które przyciągają zapylaczy, i przetestowały go pod kątem obecności arsenu, kadmu, chromu i ołowiu.
      Badaczki zauważyły, że różne rośliny różnie akumulują metale. Ich największe stężenie występowało w kwiatach cykorii podróżnik, następne na liście były koniczyna biała, marchew zwyczajna i powój. To niezwykle ważne rośliny dla miejskich zapylaczy.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Szczątki ludzkie z początków Imperium Romanum to niezwykle rzadkie znalezisko. Rzymianie aż do III wieku praktykowali bowiem kremację. Tym cenniejsze jest więc odkrycie masowego rzymskiego pochówku na terenie Wiednia. A dodatkowej wartości znalezisku nadaje jego możliwe powiązanie z początkiem stolicy Austrii.
      Szczątki zostały znalezione przez firmę budowlaną, która przeprowadzała prace renowacyjne na jednym z wiedeńskich boisk. Wezwani na miejsce archeolodzy przeprowadzili prace wykopaliskowe i udokumentowali obecność co najmniej 129 ciał. Ze względu na dużą liczbę przemieszczonych kości ogólna liczba pochowanych została oceniona na ponad 150. Miejsce pochówku miało oryginalnie prawdopodobnie kształt owalny o wymiarach 5x4,5 metra. Zmarli spoczywają na głębokości od 0,3 do 0,5 metra. Zostali bezładnie złożeni do grobu, wielu leży na brzuchu, inni na boku, kończyny poszczególnych ciał są splątane. To wskazuje na pośpieszne przykrycie zmarłych ziemią, a nie na zorganizowany pochówek.
      Dotychczas szczegółowo przeanalizowano ponad 33% szkieletów. Badacze stwierdzili, że większość zmarłych miała ponad 170 cm wzrostu, wszyscy byli mężczyznami, przeważnie w wieku 20–30 lat. Znaleziono niewiele śladów chorób zakaźnych. Zmarli byli generalnie w dobrym stanie zdrowia i dobrze odżywieni, o czym świadczy bardzo dobry stan uzębienia. Na każdym z analizowanych szkieletów odkryto urazy, które powstały przed śmiercią. Są to przede wszystkim urazy czaszki, tułowia i miednicy. Powstały one w wyniku działania broni ostrej i tępej, w tym włóczni, mieczy czy sztyletów. To zaś wskazuje, że pochowani nie są ofiarami egzekucji. Wstępne badania wyraźnie sugerują więc miejsce bitwy.
      Datowanie kości metodą radiowęglową wskazuje, że do śmierci ofiar doszło w latach 80–240, a przedmioty znalezione w grobie pozwoliły na zawężenie tego zakresu. Najważniejszym z nich jest żelazny sztylet w pochwie. Zabytek zardzewiał, jednak badania promieniami rentgenowskimi ujawniły na pochwie typowe rzymskie dekoracje ze srebrnego drutu, dzięki którym wiemy, że sztylet powstał pomiędzy połową I, a początkiem II wieku. Archeolodzy trafili też na kilka rzymskich zbroi łuskowych typu lorica squamata. Rozpowszechniły się one w rzymskiej armii około 100 roku pod wpływem zbroi używanej przez kawalerię ze wschodnich części Imperium. Zbroje z Wiednia różnią się jednak od tych, które są opisywane w literaturze fachowej. Zamiast okrągłych otworów, za pomocą których poszczególne płytki mocowano do podkładu, tutaj widzimy otwory kwadratowe. Ta różnica będzie przedmiotem dalszych badań.
      W grobie znaleziono również policzek (część hełmu) takiego typu, jaki upowszechnił się od połowy I wieku. Ponadto były w nim też dwa groty włócznie i liczne gwoździe z budów rzymskich żołnierzy. Wszystkie dowody wskazują zatem, że mamy tutaj do czynienia z pośpiesznym pochówkiem około 150 rzymskich żołnierzy, którzy zginęli w czasie bitwy.
      Towarzysze zmarłych, wbrew zwyczajowi, nie skremowali ich. To oznacza, że nie mieli czasu i zasobów by to zrobić. Prawdopodobnie oddział, do którego należeli polegli, miał też wielu rannych.
      Ze źródeł historycznych wiemy, że za czasów Domicjana (lata 81–96) dochodziło do częstych bitew z Germanami na rzymskiej granicy nad Dunajem. Bitwy te były bardzo kosztowne dla Imperium. Doniesienia wspominają na przykład o zniszczeniu całego legionu. Masowy grób to pierwszy fizyczny dowód na potwierdzenie tych informacji. Wskazuje on, że w miejscu, gdzie dzisiaj znajduje się Wiedeń, doszło do bitwy. Poważne straty, jakie ponieśli Rzymianie mogły być bezpośrednią przyczyną rozbudowy niewielkiego obozu Vindobona. Znajduje się on mniej niż 7 kilometrów od masowego pochówku. To właśnie Vindobona dała początek Wiedniowi. Za czasów Trajana (98–117) granica na Dunaju została dodatkowo ufortyfikowana.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Chińscy naukowcy dali nam kolejny powód, by pozostawiać niezgrabione liście w spokoju. Rośliny do przeprowadzania fotosyntezy potrzebują jonów tlenku żelaza na drugim stopniu utlenienia (Fe2+). Jednak większość żelaza w glebie stanowią jony na trzecim stopniu utlenienia (Fe3+). Uczeni ze Wschodniochińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Szanghalu odkryli, że żelazo zawarte w opadłych liściach pomaga uzupełnić te niedobory, zamieniając Fe3+ w Fe2+ za pomocą transferu elektronów.
      Rośliny w sposób naturalny zamieniają Fe3+ w Fe2+ za pomocą reakcji redukcji, w której biorą udział molekuły znajdujące się w korzeniach. Mimo to, nadal mogą cierpieć na niedobory Fe2+. Ma to poważne konsekwencje dla rolnictwa. Przez brak Fe2+ rośliny gorzej przeprowadzają fotosyntezę, dochodzi do zaburzeń w wytwarzaniu chlorofilu (chlorozy) w młodych liściach oraz słabego wzrostu korzeni, co prowadzi do zmniejszenia plonów, mówi Shanshang Liang, jeden z członków zespołu badawczego.
      Stosowane standardowo w rolnictwie nawozy nieorganiczne, jak FeSO4 nie są zbyt wydajne, gdyż dostarczane wraz z nimi jony Fe2+ szybko zmieniają się w Fe3+. Z kolei lepiej spełniające swoją rolę nawozy organiczne, jak chelaty żelaza, są drogie. Można, oczywiście, zmodyfikować rośliny genetycznie tak, by bardziej efektywnie czerpały Fe2+, jednak to wyzwanie zarówno naukowe, ponadto rośliny GMO wciąż budzą kontrowersje. Tymczasem wystarczy pozostawić szczątki roślin, by zapewnić dostarczenie do gleby składników zapewniających rozwój kolejnych pokoleń roślin.
      Chiński zespół już podczas poprzednich badań zauważył, że żelazo zmienia swoją wartościowość podczas biochemicznych reakcji polegających na transferze elektronów. Proces taki zachodzi pomiędzy Fe3+ a pewnymi enzymami w korzeniach roślin. Teraz naukowcy wykorzystali rentgenowską spektrometrię fotoelektronów, spektroskopię fourierowską w podczerwieni oraz spektroskopię UV-VIS do obserwacji zamiany Fe3+ w Fe2+ w liściach herbaty, zimokwiatu wczesnego i innych roślin.
      Nasza praca pozwala zrozumieć, skąd się bierze Fe2+ w glebie oraz w jaki sposób – za pomocą opadłych liści – dochodzi do zamiany Fe3+ w Fe2+. To bardzo wydajny proces, dodaje Shanshang Liang.
      Naukowcy zauważyli też, że wydajność całego procesu oraz równowaga pomiędzy jonami Fe2+ a Fe3+ mogą silnie zależeć od temperatury otoczenia. Dlatego też planują przeprowadzić badania w tym kierunku. Stwierdzili też, że kwasowość gleby ma istotny wpływ na wchłanianie Fe2+ przez rośliny. Jesteśmy też zainteresowani tym, w jaki sposób opadłe liście poprawiają jakość gleby. To może doprowadzić do opracowania nowych strategii produkcji rolnej, stwierdzają naukowcy.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...