Yeni Malzeme, Sadece Güneş Işığı Kullanarak İçme Suyundaki Bakterilerin %99.9’unu Öldürüyor

Çin’deki araştırmacılar, bakterileri sudan ayırmada yeni bir yöntem geliştirmiş. Bunun hem yüksek oranda verimli, hem de çevresel yönden güvenilir olduğunu söylüyorlar.

Takımın ürettiği ilk örnek, grafit karbon nitrid adı verilen iki boyutlu bir katmana, morötesi ışığın tutulmasıyla çalışıyor ve sadece bir saat içinde 10 litre suyu arıtarak, mevcut olan neredeyse bütün zararlı bakterileri öldürüyor.

Bu su temizleme yöntemi, fotokatalitik dezenfeksiyon olarak biliniyor ve genelde; özellikle çevre dostu olmayan klorlama veya ozon dezenfeksiyonu gibi mevcut su süzme sistemlerine karşı cazip bir seçenek olduğu söyleniyor (ve gayretle araştırılıyor).

Dünya’nın, iklim değişikliğinin ve su kıtlığının olduğu bir gelecekle karşı karşıya kalması; içme suyumuzu temizlemek amacıyla çevresel bir yöntem bulmayı son derece önemli hale getiriyor.

Çalışmanın kıdemli yazarı Dan Wang, “Fotokatalitik dezenfeksiyon teknolojisinin gelecekte uygulanması, temiz su kıtlığını ve küresel enerji eksikliğini önemli oranda azaltabilir” diye açıklama yapıyor.

Bu teknolojinin çalışma şekli gayet basit. Çeşitli malzemeler, sularda fotokalizör olarak kullanılabiliyor; yani bunlar ışığı emiyor ve ışığın belirli dalgaboyları mevcut olduğu zaman, suda gerçekleşen oksijen tepkimelerini hızlandırıyorlar (veya katalize ediyorlar). Bu tepkimeler, tepkili oksijen türleri (ROS) olarak bilinen ve mikroorganizmaları öldürme konusunda harika olan moleküller oluşturuyor.

Bunun için kullanılabilecek bir sürü metalik hızlandırıcı bulunuyor fakat maalesef bunlar, suya metal kalıntıları bırakıyorlar. Hal böyleyken, nanotüpler ve grafen gibi metal olmayan hızlandırıcılar daha güvenli fakat metalik benzerleri kadar verimli değiller; bu işi tamamlamak için gereken yeterli miktarda ROS üretmiyorlar.

Şimdiyse, Pekin’deki Çin Bilimler Akademisi’nde ve Jiangsu’daki Yangzou Üniversitesi’nde çalışan araştırmacılar, nihayet uygulanabilir, verimli ve zehirli olmayan bir çözüm bulduklarını düşünüyorlar.

Kilit nokta; ışığı emmek ve bakteriyi öldürecek kadar ROS üretmek için gereken bütün özelliklere sahip, yapay ve ultra ince bir malzeme. Grafit karbon nitrid; enerji depolama potansiyeli sebebiyle, yıllardır giderek artan bir şekilde dikkat çekti.

Araştırmacılar sadece ışık kullanarak, bu malzemeden oluşan iki boyutlu katmanların, kirli suyu hızlı bir şekilde saflaştırabildiğini bulmuşlar. Yapılan ilk denemelerden birinde; 50 mililitrelik bir örneğin içinde bulunan Koli Basili bakterilerinin yüzde 99.9999’u yalnızca 30 dakika içinde ölmüş.

Bu miktar, şu an bildiğimiz metalsiz fotokatalistlerin hepsinden beş kat daha hızlı. Üstelik tepkime; bir seferde, hızlandırıcının sadece onda birini tüketiyor.

“Kayda değer ölçüdeki bu yüksek verimlilik, metale dayalı olan en iyi fotohızlandırıcılar ile de benzer durumda” diye yazıyor araştırmacılar.

Bu verimlilik, malzemenin benzersiz yapısından kaynaklanıyor. Araştırmacılar, bu katmanların kenarlarını; bu kenarlara fazladan elektron çeken karboksil ve karbonil molekülleriyle doldurmuşlar.

Bütün bu düzenek, morötesi ve görünür ışık çarptığı zaman; verimli bir şekilde, hepimizin hidrojen peroksit olarak bildiği bir ROS üretmiş. Bu antiseptik suya girdiğinde, bakterilerin hücre duvarlarını yarıp geçerek ve iç kısımlarına zarar vererek onları etkili bir şekilde öldürüyor ve daha sonra güvenli bir şekilde su ve oksijene ayrışıyor.

Yazarların söylediğine göre işin en iyi tarafı, böyle bir düzeneğin daha büyük bir ölçekte yapılmasının kolay olması. Grafit karbon nitrit, düşük bir masrafla kolayca sentezlenebiliyor ve sistemi kurmak da basit ve ucuz.

“Hem katalizörlerin, hem de cihazın büyük boyutta üretilmesi zor değil” diyor Wang.

Güzel bir adım atılmış fakat oluşturulan bu ilk örnek, diğer kirleticileri sudan ayırmada tek başına yeterli olmayacak.

“Saflaştırma işlemi; ağır metal iyonlarını ayırmak, pH’ı ayarlamak ve kalıntıları temizlemek için diğer cihazlara ihtiyaç duyuyor” diyor Wang.

“Su saflaştırma gereksinimlerini karşılamak için, oluşturduğumuz düzeneği diğerleri ile birleştirmeliyiz.”

Çalışma Chem bülteninde yayınlandı.

 

 

 

 

ScienceAlert

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir