Plastavfall bryts med tiden ner till nanoplast (<0,1 μm). Mikroplaster som är mindre än 20 μm kan inte avlägsnas i nuvarande vattenreningsverk och måste agglomereras till en större storlek och sedan avlägsnas. Järn (Fe) eller aluminium (Al) baserade flockningsmedel används för detta ändamål, men de är inte den ultimata lösningen eftersom de stannar kvar i vattnet och orsakar allvarlig toxicitet för människor, vilket kräver en separat behandlingsprocess.
Dr Jae-Woo Choi från Center for Water Cycle Research vid Korea Institute of Science and Technology (KIST) har utvecklat ett miljövänligt metallorganiskt skelettbaserat fast flockningsmedel som effektivt kan aggregera nanoplaster under synligt ljus. Forskningen publicerades i Water Research .
Preussian blue, ett metall-organiskt ramverksbaserat ämne som tillverkas genom att tillsätta järn(III)klorid till en kaliumferrocyanidlösning, är det första syntetiska pigmentet som används för att färga jeans i en djupblå färg och har nyligen använts för att adsorbera cesium, ett radioaktivt grundämne. , från japanskt kärnkraftverks avloppsvatten.
Medan de genomförde experiment med att avlägsna radioaktiva material från vatten med hjälp av preussiskt blått, upptäckte KIST-forskargruppen att preussiskt blått effektivt aggregerar nanoplast under synligt ljus.
Forskargruppen utvecklade ett material som effektivt kan ta bort nanoplaster genom att justera kristallstrukturen för att maximera aggregationseffektiviteten hos preussiskt blått. När det utvecklade materialet bestrålas med synligt ljus kan nanoplaster med en diameter på cirka 0,15 μm (150 nm), som är svåra att ta bort med konventionell filtreringsteknik, agglomereras till en storlek cirka 4 100 gånger större, vilket gör dem lättare att ta bort.
I experiment fann forskarna att de kunde ta bort upp till 99% av nanoplasten från vatten. Det utvecklade materialet är också kapabelt att flocka nanoplaster mer än tre gånger sin egen vikt, vilket överträffar flockningseffektiviteten hos konventionella flockningsmedel som använder järn eller aluminium med cirka 250 gånger.
Materialet använder inte bara preussiskt blått, som är ofarligt för människokroppen, utan är också ett fast flockningsmedel, vilket gör det lätt att återvinna rester i vatten. Den använder också naturligt ljus som energikälla, vilket möjliggör en lågenergiprocess.
"Denna teknik har en hög potential för kommersialisering som ett kandidatmaterial som kan appliceras på allmänna floder, reningsanläggningar för avloppsvatten och vattenreningsanläggningar", säger Dr. Choi från KIST. "Det utvecklade materialet kan användas inte bara för nanoplaster i vatten, utan också för att rensa upp radioaktivt cesium och på så sätt ge säkert vatten."
Dr Youngkyun Jung, den första författaren till uppsatsen, sa:"Principen för detta material kan användas för att ta bort inte bara nanoplaster utan också en mängd olika föroreningar i vattensystem."
Mer information: Youngkyun Jung et al, Visible-light-induced self-propelled nanobots against nanoplasts, Water Research (2023). DOI:10.1016/j.waters.2023.120543
Journalinformation: Vattenforskning
Tillhandahålls av Korea Institute of Science and Technology
