Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By 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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy skupieni w organizacji Global Alliance on Health and Pollution z siedzibą w Szwajcarii dokonali ogólnoświatowej oceny wpływu zanieczyszczeń na śmiertelność wśród ludzi. W roku 2019 zanieczyszczenia zabiły około 9 milionów osób. Są więc największym środowiskowym czynnikiem ryzyka przedwczesnego zgonu. Zanieczyszczenia środowiska odpowiadają za 15% wszystkich zgonów na świecie.
      W poprzednim takim raporcie opisano zgony z powodu zanieczyszczeń w roku 2015. Również wtedy zmarło około 9 milionów osób. Jednak w międzyczasie zmieniła się struktura zanieczyszczeń zabijających ludzi.
      Z najnowszego raportu dowiadujemy się, że zmniejszyła się liczba zgonów związanych z zanieczyszczeniami z powodu skrajnego ubóstwa. Mniej ludzi umiera obecnie z powodu zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach, spowodowanych np. używaniem otwartych palenisk. Odnotowano też mniej zgonów z powodu zanieczyszczonej wody pitnej. Jednak więcej osób umiera z powodu zanieczyszczeń powietrza na zewnątrz oraz z powodu zanieczyszczeń toksynami, np. ołowiem. To nowoczesne czynniki ryzyka, spowodowane zwiększoną industrializacją i urbanizacją. Od roku 2015 liczba zgonów spowodowanych tymi właśnie nowoczesnymi czynnikami ryzyka zwiększyła się o 7%, a od roku 2000 jest to aż 66-procentowy wzrost.
      Zanieczyszczenia środowiska to jedne z najpoważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi i całej planety. Fakt ich istnienia zagraża podstawom rozwoju nowoczesnych społeczeństw. Zanieczyszczenia te to m.in. pyły zawieszone, ozon, tlenki siarki i azotu, zanieczyszczenia wody pitnej i oceanów przez rtęć, azot, fosfor, plastik, odpady przemysłu naftowego czy też zatrucie gleby ołowiem, pestycydami, przemysłowymi związkami chemicznymi czy odpadami elektronicznymi. Zanieczyszczenia nie tylko zabijają ludzi, ale powodują też olbrzymie straty gospodarcze. W roku 2015 z powodu zanieczyszczeń światowa gospodarka straciła 4,6 biliarda USD, czyli 6,2 całej wartości światowej produkcji. Największy koszt zanieczyszczeń ponosi ludność krajów o niskich i średnicy dochodach. To tam notuje się aż 92% zgonów z powodu zanieczyszczeń i tam dochodzi do największych strat gospodarczych.
      Jak wyliczają eksperci, w roku 2019 zanieczyszczenia powietrza – zarówno wewnątrz pomieszczeń, jak i na zewnątrz – zabiły 6,7 miliona osób. Kolejnych 1,4 miliona zmarło z powodu zanieczyszczonej wody, a zanieczyszczenia ołowiem były odpowiedzialne za 900 000 zgonów. Z kolei toksyny związane z miejscem pracy przyczyniły się do 870 000 przedwczesnych zgonów.
      Dane pokazują, że mężczyźni są w większym stopniu narażeni na zgon z powodu zanieczyszczeń powietrza na otwartej przestrzeni, zatrucia ołowiem i zanieczyszczeń w miejscu pracy. Z kolei kobiety i dzieci są narażeni na większe ryzyko zgonu z powodu zanieczyszczonej wody.
      W wyniku zanieczyszczenia środowiska na całym świecie umiera wielokrotnie więcej osób niż z powodu przemocy, wypadków drogowych, AIDS, malarii i gruźlicy, niedożywienia i nadużywania alkoholu i narkotyków. Równie dużą liczbę zgonów powoduje jedynie palenie papierosów oraz bierne palenie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ukraińscy żołnierze ze 126. brygady obrony terytorialnej miasta Odessa dokonali... odkrycia archeologicznego. Podczas kopania okopów mających bronić miasta przed rosyjskim atakiem, obrońcy Odessy trafili na amfory.
      Specjaliści, którzy dokonali wstępnej oceny zabytków stwierdzili, że pochodzą one z III lub IV wieku. Osadnictwo na terenie współczesnej Odessy istniało w czasach starożytnych. W Parku Artyleryjskim znaleziono kurhan z II tysiąclecia p.n.e. W centrum miasta znaleziono pozostałości osadnictwa greckiego z V-III wieku p.n.e. To prawdopodobnie o tej kolonii wspominał wybitny grecki historyk Flawiusz Arrian w „Żegludze dookoła Pontu Euksyńskiego”, sprawozdaniu w formie listu do cesarza Hadriana. W Odessie znaleziono też ślady kultury czerniachowskiej (III–V wiek).
      Od IV wieku w dzisiejszej Odessie i okolicach zaczynają osiedlać się ludy tureckie, a w XIII wieku obszarem tym rządzi Złota Orda. Niedługo później wybrzeża Morza Czarnego w tym regionie kontroluje Wielkie Księstwo Litewskie. W tym czasie istniała tam osada Kaczibej, po raz pierwszy wspomniana w 1415 roku. Od XVI wieku obszary te należą do Imperium Osmańskiego. W XVIII wieku w miejscu Kaczibej istnieje miejscowość zwana Hadżibej, w której w 1765 roku powstaje fort Yeni-Dunya. Zostaje on zdobyty przez Rosję w 1789 roku. Na podstawie traktatu pokojowego pomiędzy Rosją a Turcją, Hadżibej zostaje przyznany Rosji. Powstaje tam nowy fort, a w 1795 roku miasto zostaje nazwane Odessa. Sądzono bowiem, że w starożytności istniała tam grecka kolonia Odessos. Obecnie wiemy, że istniały dwie greckie kolonie o tej nazwie. Bardziej znana i ważniejsza w miejscu dzisiejszej Warny w Bułgarii oraz druga, niewielka, u ujścia rzeki Tylihuł na wschód od Odessy.
      Z powodu trwającej wojny, archeolodzy nie mogli dokładnie zbadać i udokumentować miejsca znalezienia amfor. Żołnierze wydobyli je wraz z inną znalezioną na miejscu ceramiką i przetransportowali do Muzeum Archeologicznego w Odessie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się wykazać, że długo żyjące rośliny absorbują mikroplastik i zatrzymują go w swoich tkankach. Z badań przeprowadzonych przez IGB (Instytut Ekologii Wód Słodkich i Rybołówstwa Śródlądowego im. Leibniza) oraz GFZ (Niemieckie Centrum Nauk o Ziemi) wynika, że brzozy mają zdolność do pochłaniania mikroplastiku.
      Brzozy od dawna używane są do oczyszczania gleby, potrafią one bowiem absorbować i zatrzymywać w tkankach zanieczyszczenia przemysłowe, jak np. metale ciężkie czy węglowodory. Jako, że ich korzenie znajdują się płytko pod powierzchnią gleby, gdzie stężenie mikroplastiku jest największe, naukowcy postanowili sprawdzić, czy brzozy absorbują też mikroplastik.
      Naukowcy oznakowali fluorescencyjnym barwnikiem fragmenty mikroplastiku o średnicy 5–50 mikormetrów i dodali je do gleby obok drzew. Pięć miesięcy później zbadali korzenie brzóz za pomocą skaningowej mikroskopii laserowej. Okazało się, że w różnych miejscach znajdują się fragmenty mikroplastiku. Zanieczyszczenie zostało wchłonięte przez od 5 do 17 procent korzeni. Tempo wchłaniania mikroplastiku i jego wpływ na krótko- i długoterminowe zdrowie drzew musi być przedmiotem kolejny badań. Jednak nasze pilotażowe badania pokazują, że brzozy potencjalnie mogą być długoterminowym rozwiązaniem pozwalającym na zmniejszenie ilości mikroplastiku w glebie i być może w wodzie, mówi główny autor badań Kat Austen.
      Świat produkuje rocznie ponad 400 milionów ton plastiku. Szacuje się, że około 30% plastiku trafia do gleby i słodkich wód. Większość z tworzyw sztucznych rozpada się z czasem na fragmenty o rozmiarach nieprzekraczających 5 milimetrów. To właśnie mikroplastik. Rozpada się on na nanocząstki o rozmiarach nie przekraczających 0,1 mikrometra. Szacuje się, że stężenie mikroplastiku na lądach jest od 4 do 23 razy większe niż w oceanach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Sadzenie drzew i zapobieganie pożarom lasów niekoniecznie prowadzi do uwięzienia większej ilości węgla w glebie. Autorzy badań opublikowanych na łamach Nature Geoscience odkryli, że planowane wypalanie sawann, użytków zielonych oraz lasów strefy umiarkowanej może pomóc w ustabilizowaniu węgla uwięzionego w glebie, a nawet zwiększenia jego ilości.
      Kontrolowane wypalanie lasów, którego celem jest zmniejszenie intensywności przyszłych niekontrolowanych pożarów, to dobrze znana strategia. Odkryliśmy, że w takich ekosystemach jak lasy strefy umiarkowanej, sawanny i użytki zielone, ogień może ustabilizować, a nawet zwiększyć ilość węgla uwięzionego w glebie, mówi główny autor badań, doktor Adam Pellegrini z University of Cambridge.
      Wynikiem dużego niekontrolowanego pożaru lasu jest erozja gleby i wypłukiwanie węgla do środowiska. Mogą minąć nawet dziesięciolecia, nim uwolniony w ten sposób węgiel zostanie ponownie uwięziony. Jednak, jak przekonują autorzy najnowszych badań, ogień może również prowadzić do takich zmian w glebie, które równoważą utratę węgla i mogą go ustabilizować.
      Po pierwsze, w wyniku pożaru powstaje węgiel drzewny, który jest bardzo odporny na rozkład. Warstwa węgla zamyka zaś wewnątrz bogatą w węgiel materię organiczną. Ponadto ogień może zwiększyć ilość węgla ściśle powiązanego z minerałami w glebie. Jeśli odpowiednio dobierze się częstotliwość i intensywność pożarów, ekosystem może uwięzić olbrzymie ilości węgla. Chodzi tutaj o zrównoważenie węgla przechodzącego do gleby w postaci martwych roślin i węgla wydostającego się z gleby w procesie rozkładu, erozji i wypłukiwania, wyjaśnia Pellegrini.
      Gdy pożary są częste i intensywne, a tak się dzieje w przypadku gęstych lasów, wypalane są wszystkie martwe rośliny. Ta martwa materia organiczna rozłożyłaby się i węgiel trafiłby do gleby. Tymczasem w wyniku pożaru zostaje on uwolniony do atmosfery. Ponadto bardzo intensywne pożary mogą destabilizować glebę, oddzielając bogatą w węgiel materię organiczną od minerałów i zabijając bakterie oraz grzyby.
      Bez obecności ognia martwa materia organiczna jest rozkładana przez mikroorganizmy i uwalniana w postaci dwutlenku węgla lub metanu. Gdy jednak dochodzi do niezbyt częstych i niezbyt intensywnych pożarów, tworzy się węgiel drzewny oraz dochodzi do związania węgla z minerałami w glebie. A węgiel w obu tych postaciach jest znacznie bardziej odporny na rozkład, a tym samym na uwolnienie do atmosfery.
      Autorzy badań mówią, że odpowiednio zarządzane wypalanie może doprowadzić do zwiększenia ilości węgla uwięzionego w glebie. Gdy rozważamy drogi, jakimi ekosystem przechwytuje węgiel z atmosfery i go więzi, zwykle uważamy pożary za coś niekorzystnego. Mamy jednak nadzieję, że nasze badania pozwolą odpowiednio zarządzać pożarami. Ogień może być czymś dobrym, zarówno z punktu widzenia bioróżnorodności jak i przechowywania węgla, przekonuje Pellegrini.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...