ساخت نانوفیلتری که سمج‌ترین آلاینده شیمیایی را حذف می‌کند

دانشمندان دانشگاه موناش، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و شرکت استرالیایی نماتیک (NematiQ) موفق به طراحی فیلتر جدیدی شدند که می‌تواند مواد شیمیایی سخت‌حذف موسوم به PFAS را به‌طور مؤثری از آب جدا کند.

کد خبر: ۷۹۳۶۷۰

تاریخ: ۳۱ فروردين ۱۴۰۴ - ۰۹:۳۷

به گزارش روز یکشنبه ایران اکونومیست از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، در حرکتی نوآورانه در حوزه تصفیه آب، تیمی از پژوهشگران بین‌المللی موفق به توسعه یک غشای تصفیه پیشرفته مبتنی بر اکسید گرافن شده‌اند که می‌تواند مولکول‌های کوچک PFAS را که معمولاً از فیلترهای سنتی رد می‌شوند، به دام بیندازد. این غشا که با مولکول بتاسیکلودکسترین (βCD) اصلاح شده است، دارای کانال‌های نانومقیاس است که انتخابی عمل کرده و PFAS را نگه می‌دارند، در حالی‌ که اجازه عبور آزادانه به آب می‌دهند.

مواد PFAS (مواد آلکیل پر و پلی فلوئوردار)، که به دلیل پایداری شیمیایی بالا به مواد شیمیایی همیشگی معروف‌اند، در طیف گسترده‌ای از محصولات صنعتی و مصرفی استفاده می‌شوند. این مواد در محیط زیست تجزیه نمی‌شوند و خطرات بالقوه‌ای برای سلامت انسان و طبیعت دارند. آلودگی منابع آب استرالیا به PFAS یکی از نگرانی‌های روزافزون برای دولت‌ها و ارائه‌دهندگان خدمات آبی این کشور است، تا جایی که مجلس فدرال استرالیا در حال بررسی گستردگی این آلودگی است.

در آزمون‌های مقایسه‌ای، غشای جدید عملکردی بسیار بالاتر از غشاهای پلی‌آمید سنتی از خود نشان داد؛ غشاهایی که معمولاً تنها حدود ۳۵٪ از PFAS زنجیره کوتاه را حذف می‌کنند. در مقابل، غشای گرافنی طراحی‌شده توسط این تیم نه‌تنها این مواد را حذف کرد، بلکه مانعی انرژی‌زا ایجاد کرد که مانع عبور آن‌ها در دماهای مختلف شد.

یوبرت ماهوفا (Eubert Mahofa)، دانشجوی دکترای دانشگاه موناش و نویسنده اصلی مقاله مربوط به این پروژه، درباره اهمیت این دستاورد گفت: «مواد PFAS به‌راحتی در آب حل می‌شوند و می‌توانند در فواصل دور پخش شوند. حذف این مواد کوچک، چالشی بزرگ برای فیلترهای موجود بوده است. راه‌حل ما، با تمرکز بر فیلتر کردن و تغلیظ این آلاینده‌ها بدون کاهش سرعت جریان آب، گامی مهم در مسیر پاک‌سازی منابع آبی به شمار می‌رود.»

دکتر سالی المرغاوی (Sally El Meragawi)، از اعضای این تیم تحقیقاتی، به کاربردهای جهانی این فناوری اشاره کرد و گفت: «با ترکیب مواد پیشرفته و شیمی هوشمند، غشایی با ساختاری منحصربه‌فرد طراحی کرده‌ایم که حتی کوچک‌ترین مولکول‌های PFAS را نیز حذف می‌کند. این روش همچنین می‌تواند مواد مغذی مهم موجود در آب را حفظ کند و در کنار سیستم‌های نانوفیلتراسیون سنتی، عملکرد بهتری ارائه دهد.»

این غشا با استفاده از روش چاپ هم‌تراز برشی (shear alignment printing) تولید شده است؛ روشی مقیاس‌پذیر که امکان تولید صنعتی فیلم‌های اکسید گرافن را فراهم می‌کند. برخلاف فیلترهای رایج، این روش نه‌تنها از نظر کارایی برتری دارد، بلکه قابلیت تولید انبوه با هزینه کمتر را نیز ممکن می‌سازد.

پروفسور مینک ماجومدر (Mainak Majumder)، مدیر مرکز تحقیقات مواد دوبعدی ARC در استرالیا که حامی این پروژه بوده، دراین‌باره گفت: «این فناوری می‌تواند شیوه مقابله با آلودگی PFAS را در سراسر جهان متحول کند؛ از تصفیه شیرابه‌های زباله گرفته تا پالایش فاضلاب‌های صنعتی. غشای ما راه را برای طراحی نسل جدیدی از غشاها با قابلیت حذف هدفمند آلاینده‌ها باز می‌کند.»

این پروژه نتیجه همکاری بلندمدت دانشگاه موناش با شرکت استرالیایی کلین‌تک واتر (Clean TeQ Water) و شرکت تابعه‌ی تخصصی آن در حوزه گرافن، نماتیک (NematiQ) است.

پیتر وویگت (Peter Voigt)، مدیرعامل نماتیک، گفت: «توسعه غشای گرافنی اصلاح‌شده برای حذف PFAS، پیشرفتی هیجان‌انگیز در فناوری تصفیه آب است. ما مشتاقانه در حال همکاری با دانشگاه موناش برای تجاری‌سازی این نوآوری هستیم.»

پروفسور ماجومدر نیز افزود: «چنین همکاری‌هایی، کلید ترجمه پژوهش‌های علمی به راه‌حل‌هایی با تأثیر واقعی در جهان هستند. ما برای ادامه این مسیر هیجان‌زده‌ایم.»