الصدأ الذكي.. فريق ألماني يطور تقنية جديدة لتنقية المياه من عدة ملوثات
تاريخ النشر: 17th, August 2023 GMT
عادة ما يؤدي صب بقع الصدأ في الماء إلى جعله أكثر اتساخا، لكن فريقا من الباحثين طور جزيئات نانوية من أكسيد الحديد أطلق عليها اسم "الصدأ الذكي"، تجعل الماء أكثر نظافة.
يمكن أن يجذب الصدأ الذكي العديد من المواد، بما في ذلك الزيت واللدائن الدقيقة والنانوية، بالإضافة إلى مبيدات الأعشاب المعروفة باسم غليفوسات، ونظرا إلى أن جسيمات الصدأ الذكي النانوية تكون مغناطيسية، فيمكن إزالتها بسهولة من الماء باستخدام المغناطيس جنبا إلى جنب مع الملوثات.
وقد أفاد الفريق البحثي من "جامعة فريدريش ألكسندر إرلانغن نورنبرغ" الألمانية في الاجتماع الخريفي للجمعية الكيميائية الأميركية المنعقد حاليا في سان فرانسيسكو بولاية كاليفورنيا أنهم قاموا بتعديل جزيئات "الصدأ الذكي" لجعلها قادرة على احتجاز هرمونات الأستروجين التي من المحتمل أن تكون ضارة للحياة المائية.
خصائص الصدأ الذكييقول الدكتور ماركوس هاليك -الباحث الرئيسي في المشروع- في البيان الصحفي المنشور على موقع "فيز دوت أورغ" إن هذا "الصدأ الذكي رخيص وغير سام وقابل لإعادة التدوير"، وأضاف "استخدمناه لإزالة جميع أنواع الملوثات، مما يدل على إمكانية استثمار هذه التقنية لتحسين معالجة المياه بشكل كبير".
لسنوات عديدة، كان الفريق البحثي الذي يقوده هاليك يبحث عن طرق صديقة للبيئة لإزالة الملوثات من المياه، واستخدموا جزيئات أكسيد الحديد النانوية الفائقة المغنطة، بحيث تنجذب إلى المغناطيسات ولكن ليس إلى بعضها البعض، ومن ثم لا تتكتل جزيئاتها.
لجعلها "ذكية"، طور الفريق تقنية لربط جزيئات حمض الفوسفونيك على كريات بحجم النانومتر. يقول هاليك "بعد أن نضيف طبقة من الجزيئات إلى نوى أكسيد الحديد، تبدو مثل الشعيرات الخارجة من أسطح تلك الجسيمات. بعد ذلك، ومن خلال تغيير ما يرتبط بالجانب الآخر من الأحماض الفوسفونية، يمكن للباحثين ضبط خصائص أسطح الجسيمات النانوية لامتصاص أنواع مختلفة من الملوثات بقوة".
كانت الإصدارات المبكرة من الصدأ الذكي تحبس الزيت الخام من المياه التي تم جمعها من البحر الأبيض المتوسط، والغليفوسات من مياه البركة القريبة من الجامعة. بالإضافة إلى ذلك، أظهر الفريق أن "الصدأ الذكي" يمكنه إزالة البلاستيك النانوي والدقيق المضاف إلى عينات المختبر ومياه الأنهار.
وقد أراد عضو الفريق، طالب الدراسات العليا "لوكاس مولر" معرفة ما إذا كان بإمكانه تعديل جسيمات الصدأ النانوية لجذب الملوثات النزرة، مثل الهرمونات.
فعندما يتم إفراز بعض هرمونات الجسم البشري، يتم ضخها في مياه الصرف الصحي وتدخل في نهاية المطاف إلى المجاري المائية. الأستروجين الطبيعي والاصطناعي هو أحد هذه المجموعات من الهرمونات، وتشمل المصادر الرئيسية لها النفايات من البشر والماشية. يقول مولر إن كميات هرمون الأستروجين منخفضة جدًا في البيئة، لذلك يصعب إزالتها.
مع ذلك، فقد ثبت أن هذه المستويات تؤثر على عملية التمثيل الغذائي وتكاثر بعض النباتات والحيوانات، على الرغم من أن تأثيرات المستويات المنخفضة من هذه المركبات على البشر على مدى فترات طويلة غير معروفة تمامًا.
يقول مولر "بدأت بنوع الأستروجين الأكثر شيوعًا، وهو الإستراديول، ثم أربعة مشتقات أخرى تشترك في هياكل جزيئية متشابهة". تحتوي جزيئات الأستروجين على جسم ستيرويد ضخم وأجزاء ذات شحنات سالبة طفيفة.
ولاستغلالِ كلتا الخاصيتين، طلى الباحث جزيئات أكسيد الحديد النانوية بمجموعتين من المركبات: واحدة طويلة والأخرى موجبة الشحنة. نظم الجزيئان نفسيهما على سطح الجسيمات النانوية، وبنيا مليارات من "الجيوب" التي تجذب الإستراديول وتحبسه في مكانه.
ونظرًا إلى أن تلك الجيوب غير مرئية للعين المجردة، فقد استخدم مولر أدوات عالية التقنية للتحقق من وجود جيوب محاصرة للأستروجين، وتُظهر النتائج الأولية قدرة جزيئات "الصدأ الذكي" المعالجة بهذه الطريقة على الاستخراج الفعال للهرمونات من عينات المختبر.
لكن الباحثين بحاجة إلى النظر في تجارب إضافية من التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي. يوضح مولر "نحاول استخدام قطع أحجية مختلفة لفهم كيفية تجمع الجزيئات فعليا على سطح الجسيمات النانوية".
في المستقبل، سوف يختبر الفريق هذه الجسيمات على عينات مياه حقيقية ويحدد عدد المرات التي يمكن إعادة استخدامها فيها. نظرًا إلى أن كل جسيم نانوي يحتوي على مساحة سطح عالية مع وجود الكثير من الجيوب.
يقول الباحثون إن جسيمات "الصدأ الذكي" المعالجة بهذه الطريقة قادرة على إزالة هرمون الأستروجين من عينات المياه المتعددة، بمعنى أنه يمكن استخدامها عدة مرات وليس مرة واحدة، ومن ثم تقل تكلفة التنظيف، ويخلص هاليك إلى أنه من خلال إعادة تدوير هذه الجسيمات بشكل متكرر، يمكن أن يصبح تأثير المواد الضارة في المياه المعالجة بهذه الطريقة ضئيلًا للغاية.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: إلى أن
إقرأ أيضاً:
اللواء أحمد هشام: الأتوبيس الترددي البديل الذكي لتخفيف الزحام اليومي| فيديو
قال اللواء أحمد هشام، الخبير المروري، إن الطريق الدائري كان يُعرف سابقًا بـ"طريق الموت"، نظرًا لكثرة الحوادث التي كانت تقع عليه وارتفاع نسبة الوفيات بسبب سوء حالة الطريق وزيف الأسفلت في بعض المناطق.
وأوضح هشام، خلال مداخلة ببرنامج "صباح البلد" المذاع على قناة “صدى البلد”، أن الدولة بدأت باتخاذ خطوات عملية لتحسين الأوضاع على هذا الطريق الحيوي، كان أبرزها منع سير سيارات النقل الثقيل على الطريق الدائري من الساعة 6 صباحًا وحتى 12 منتصف الليل.
أرقام حركة المروروكشف عن حجم الضغط المروري مشيرًا إلى أن 20 ألف ميكروباص وميني باص كانت تمر يوميًا حول القاهرة الكبرى، بالإضافة إلى عدد كبير من أتوبيسات الرحلات التي كانت تزيد من حجم التكدس المروري بشكل كبير.
البديل الذكي: الأتوبيس التردديوأكد هشام أن الدولة لجأت إلى حلول بديلة ذكية لتخفيف الزحام، من بينها إدخال الأتوبيس الترددي على الطريق الدائري، والذي يُعد بديلًا عمليًا ومخططًا للخط الخامس لمترو الأنفاق.
وأضاف أن هذه الوسيلة الحديثة تمثل نقلة نوعية في منظومة النقل الجماعي، وتسهم في تقليل الاعتماد على السيارات الخاصة، وتخفيف الزحام اليومي على الطريق.
تحول شامل في البنية التحتيةواختتم هشام تصريحاته بأن ما يحدث على الطريق الدائري ليس فقط تطويرًا فنيًا، بل تحول شامل في البنية التحتية ووسائل النقل الجماعي، في إطار رؤية الدولة لتوفير طرق آمنة ومستدامة للمواطنين.
نتيجة الصف الرابع الابتدائي.. موعد ظهورها ورابط الاستعلام المباشر