En ny klass av billiga och hållbara hybridmaterial kan möjligen förskjuta aktivt kol som det föredragna valet för att minska avloppsvatten och luftföroreningar. Materialet, beskrivs i Gränser i kemi , syntetiseras billigt från fast avfall och en naturligt riklig polymer - och kan skära ner föroreningar i luft och avloppsvatten med mer framgång än aktivt kol, den nuvarande guldstandard adsorbenten.

"Detta dokument visar den enkla syntesen av ett nytt poröst hybridmaterial, erhålls genom att använda material med låg kostnad och biprodukter, "säger huvudförfattaren, Dr Elza Bontempi från University of Brescia, Italien. "Materialet utformades på grundval av Europeiska kommissionens begäran att utveckla ett prisvärt, hållbar och innovativ designdriven materiallösning som kan minska koncentrationen av partiklar i stadsområden. "

Partiklar - fasta partiklar och flytande droppar som finns i luften och som släpps ut från kraftverk, industri, bilar och bränder - är allestädes närvarande i städer och till och med på landsbygden. Dessutom, miljontals ton industriellt avlopp släpps ut i världens vatten varje år. Både partiklar och organiska färgämnen är mycket giftiga för ekosystem och för mänskligheten.

Aktivt kol är den vanligaste adsorbenten som används för att minska både luftföroreningar och avloppsvattenföroreningar - men är dyrt att producera och regenerera. Utmaningen har varit att hitta ett ekonomiskt alternativ.

I den nya studien, forskare kombinerade en naturligt riklig råvara, natriumalginat (en polysackarid som kan extraheras från tång och alger) med en stor volymindustriell biprodukt, kiseldioxid (en biprodukt från ferrosilikon eller kiselmetalllegering) för att producera en "grön" adsorbent som är bättre än aktivt kol.

"Artikeln rapporterar preliminära resultat om det nya materialets förmåga att fånga upp partiklar, "säger Dr Bontempi." Det kan också användas för sanering av avloppsvatten. Särskilt, dess förmåga att ersätta aktivt kol demonstreras. "

Syntesmetoden är enkel och lätt att skala upp. Dra nytta av alginats gelningsegenskaper, forskarna kombinerade det med sönderdelningen av natriumvätekarbonat av naturtyp (bakpulver) för att konsolidera materialet. Testning av föroreningar i avloppsvatten utfördes med metylenblått färgämne som modellförorening. Hybridmaterialet adsorberade och tog bort färgämnet, även vid höga koncentrationer, med 94% effektivitet.

Analyser visade att jämfört med aktivt kol, produktion av hybridmaterialet förbrukade mindre energi ("förkroppsligad energi") samtidigt som det lämnade ett mycket lägre koldioxidavtryck. Materialet visade också uppmuntrande förmåga att fånga upp partiklar från dieselavgaser.

Materialet kan appliceras som en beläggning, används för sprutning eller borstning, och används för 3D-utskrift. Detta innebär att den kan användas för att täcka yttre byggnadsytor för att avlägsna särskilt material, samt att designa vattenfiltreringsenheter.

Denna mångsidighet är ett spännande nytt tillskott till mänsklighetens verktygslåda för att minska luft- och vattenföroreningar.