Sydkorea, med sin höga antibiotikaanvändning, är kategoriserat som ett land med hög risk för uppkomsten av multiresistenta bakterier, eller så kallade "superbakterier". Enligt miljöministeriet, antibiotiska ämnen har upptäckts vid reningsanläggningar för avloppsvatten från boskap, avloppsreningsverk och i floder.

Korea Institute of Science and Technology meddelade att ett forskarlag, ledd av forskarna Jung Kyung-won och Choi Jae-woo, vid KIST:s vattencykelforskningscenter, har utvecklat en högeffektiv, adsorberande material med PET-avfallsflaskor. Det nya materialet förväntas bidra till att lösa problemet med miljögifter och antibiotikaresistenta bakterier som orsakas av läckage av antibiotika i vatten.

För närvarande, den mest välkända metoden för att effektivt ta bort antibiotika från vatten använder porös kolkomposit, syntetiseras genom pyrolysering av metall-organiska ramverk (MOF). Porösa kolkompositer adsorberar antibiotika i vattnet, och därmed ta bort dem. Dock, eftersom den organiska liganden som vanligtvis används för att syntetisera MOF är mycket dyr, kostnaden är ett stort hinder för denna metods utbredning, praktisk tillämpning genom massproduktion.

För att utveckla en mer kostnadseffektiv lösning, forskargruppen från KIST riktade uppmärksamheten mot PET-flaskorna som människor använder i sina vardagliga liv. PET är en högmolekylär förening som erhålls genom polymerisering av etylenglykol och tereftalsyra, varav den senare används som organisk ligand för synteser av MOF. KIST-forskargruppen extraherade organisk ligand med hög renhet från PET-avfallsflaskor och använde den för att syntetisera ett högeffektivt adsorberande material som effektivt kunde ta bort antibiotika från vatten på ett miljömässigt och ekonomiskt fördelaktigt sätt.

Under utvecklingen av detta adsorberande material, en alkalisk hydrolysprocess användes för att inducera en neutralisationsreaktion, vilket resulterar i produktion av en högren tereftalsyra. För att maximera effektiviteten av den alkaliska hydrolysprocessen, forskargruppen inkorporerade en ultraljudsassisterad fasöverföringskatalysatorprocess. Genom att optimera denna process, teamet lyckades extrahera 100 % högren tereftalsyra, som de sedan använde för att utveckla en porös kolkomposit. Järnbaserad MOF användes som en prekursor för att ge magnetism till det adsorberande materialet. På det här sättet, teamet kunde utveckla ett ekomaterial som lätt kan separeras från blandningen efter adsorptionsprocessen, med hjälp av ett externt magnetfält.

KIST-forskargruppen testade effektiviteten hos den porösa kolkompositen när det gäller dess förmåga att adsorbera "tetracyklin, " eller det antibiotikum som används för att behandla bakterieinfektioner, från vattnet. Tester visade att det nyutvecklade materialet kunde ta bort 100 % av tetracyklinet på cirka 90 minuter under allmänna vattenförhållanden (pH 6), med en adsorptionshastighet på 671,14 mg/g, vilket är en hastighet som är överlägsen den hos tidigare utvecklade adsorbenter. För att bedöma återanvändbarheten av den porösa kolkompositen, adsorption-desorptionsprocessen genomfördes fem gånger. Även efter upprepad användning, materialet bibehöll 90 % av sina adsorptionsegenskaper, vilket indikerar en hög grad av stabilitet och bred användbarhet för vattenbehandling.

Dr Jung Kyung-won på KIST sa, "This porous carbon composite is applicable to a wide range of water treatment areas as it uses waste plastics to prevent environmental pollution and maintains its high adsorption properties even after repeated use."

KIST's Dr. Choi Jae-woo said, "The porous carbon composite developed through this research is applicable to various fields, ranging from eco-materials to energy materials, and I expect that it will soon be highly regarded as a value-added eco-material."