Badacze ICMM-CSIC stworzyli magnetyczne nanokwiaty z tlenku żelaza, które wychwytują nanoplastik z PET i pozwalają usuwać inne zanieczyszczenia wody, wspierając gospodarkę obiegu zamkniętego.
Od plastiku, który zanieczyszcza wodę do narzędzia, które pomaga ją oczyścić. Badacze z Instytutu Nauki o Materiałach w Madrycie (ICMM) hiszpańskiej rady badań CSIC opracowali nanocząstki tlenku żelaza w kształcie kwiatów, zdolne wychwytywać nanoplastiki, fragmenty tysiąc razy mniejsze od mikroplastików, pochodzące z PET, jednego z najpowszechniejszych materiałów używanych w butelkach, opakowaniach i odzieży z poliestru. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie „Chemical Engineering Journal”.
REKLAMA
REKLAMA
Sekret tkwi w kształcie. „Tlenek żelaza jest materiałem magnetycznym, który pozwala jednocześnie wychwytywać wiele zanieczyszczeń. Co więcej, jego struktura w formie nanokwiatów sprawia, że cząstki mają kilka jąder współpracujących ze sobą, by poprawić ich właściwości magnetyczne” – wyjaśnia Álvaro Gallo-Córdova, badacz z ICMM-CSIC i jeden z głównych autorów pracy, wraz z Rafaelem Herrerą-Aquino i Maríą del Puerto Morales.
Od mikroplastików w kosmetykach do nanoplastików z PET
To nie pierwszy raz, gdy te cząstki pokazują swoją przydatność: w 2024 roku udało im się wyodrębnić i rozłożyć mikroplastiki o rozmiarach od 0,001 do 5 milimetrów, pochodzące z kosmetyków. Teraz zmiana dotyczy skali. Nanoplastiki mają rozmiar jednej miliardowej metra, czyli są tysiąc razy mniejsze niż tamte mikroplastiki.
„Kiedy kończy się okres użytkowania, znaczna część tworzyw PET trafia do środowiska, gdzie światło słoneczne i zużycie mechaniczne działają jak papier ścierny: rozdrabniają je i zamieniają w nanoplastiki, rodzaj bardzo drobnego pyłu, który zanieczyszcza nasze gleby i źródła wody” – dodaje Gallo-Córdova.
Zaledwie gram tych magnetycznych nanokwiatów może wychwycić nawet 10 000 miligramów nanoplastików, co – jak podkreśla zespół – jest wynikiem niespotykanym dotąd.
Zanieczyszczenie, które pomaga usuwać inne zanieczyszczenia
Na samym wychwytywaniu praca się nie kończy. Po uwięzieniu nanoplastiku zespół przekształca go w materiał magnetyczny, zdolny usuwać z wody metale ciężkie lub barwniki organiczne, a nawet brać udział w procesach degradacji katalitycznej.
„Po wychwyceniu nanoplastików dzięki naszym nanocząstkom magnetycznym nadajemy im wartość jako materiałom funkcjonalnym, przekształcając zanieczyszczający odpad w nowy surowiec w ramach podejścia gospodarki o obiegu zamkniętym” – podsumowuje badacz. Innymi słowy: wykorzystują sam odpad, by usunąć inne zanieczyszczenia, dając drugie życie czemuś, co zwykle trafia do kosza.
Proces zużywa bardzo niewiele energii, ponieważ nagrzewanie magnetyczne działa lokalnie, dokładnie na powierzchni nanocząstek, bez konieczności podgrzewania całej wody.
I wytrzymują intensywne użytkowanie: po pięciu cyklach nanokwiaty zachowały 88% swojej zdolności oczyszczania i uwolniły do wody mniej niż 0,82% zawartego na początku żelaza, co potwierdza, że są stabilne, nadają się do ponownego użycia i są bezpieczne. Zespół ICMM-CSIC wskazuje teraz na zaawansowane oczyszczanie wody jako kolejne pole zastosowania tej technologii.