كيف استخدم العلماء ضوء الشمس لتنقية مياه الصرف الصحي؟
وجد الكيميائيون طريقة سريعة ورخيصة لاستخدام ضوء الشمس في عملية تنقية مياه الصرف، وكذلك صُنع مواد البناء ذاتية التنظيف.
استخدمت التقنية ثاني أوكسيد التيتانيوم المعدّل (كمادة مُحفّزة ضوئية) إذ تتفاعل مع ضوء الشمس، على خلاف منتجات تنقية المياه الرائدة والمتوفرة في السوق والتي تحتاج للأشعة فوق البنفسجية.
يقول قائد فريق البحث البروفيسور (يان ليو – Yun Liu)، أستاذ كلية بحوث الكيمياء بجامعة استراليا الوطنية (ANU)، أن هذه التقنية التي إخترعها فريقه كانت أكثر كفاءة بـ 15 مرة من منتجات تنقية المياه الرائدة في هذا المجال.
وأضاف: »بتصميم كيميائي مبتكر، نستطيع استخدام مادتنا المُحفّزة من أجل تنقية المياه باستخدام ضوء الشمس الطبيعي بدلًا من الأشعة فوق البنفسجية، مما سيؤدي لتقليل تكلفة التشغيل بشكل كبير«.
واضاف أيضًا: »بإمكان المادة الضوئية المُحفّزة تحليل الملوثات العضوية الموجودة في مياه الصرف بشكل كلي خلال 20 دقيقة، مقارنةً بمنتجات التنقية الرائدة التي يتم تسويقها، والتي تحتاج ساعة كاملة لتنقية نسبة 26% فقط من نفس الملوثات العضوية«.
بالإضافة لذلك، فإن التقنية الجديدة قد تكون مفيدة لمعالجة المياه بهدف الاستهلاك الآدمي، كما أن لديها تطبيقات في صناعة مواد البناء ذاتية التنظيف، بما في ذلك الزجاج، ويمكنها أيضًا تفكيك جزيئات المياه لإنتاج الوقود الهيدروجيني.
ونستطيع أيضًا إستخدامها لتسريع التفاعلات الكيميائية المستخدمة في العمليات الصناعية في مجال السيارات، البناء، البيئة، الطب ومجالات أخرى عديدة.
من أجل تحسين أداء المادة المُحفّزة، أضاف الفريق أزواج من أيونات النتروجين والنيوبيوم (باعتبارها مُحفّزات ضوئية أيضًا) إلى ثاني أوكسيد التيتانيوم.
»إنه تقدم مهم للعلم والصناعة، إذ بعد 4 سنوات من العمل في هذا المجال، نحن الآن نفهم العلم ونستطيع صُنع المواد المُحفّزة بشكل أكثر عقلانية «وفقًا لتصريح البروفيسور ليو.
أجرت ANU البحث بالتعاون مع الأكاديمية الصينية للعلوم، جامعة نيو ساوث ويلز، جامعة ويسترن سيدني، ومنظمة التكنولوجيا والعلوم النووية الاسترالية.
كما قدّمت ANU طلب للحصول على براءة اختراع مؤقتة لإكتشافها هذه التقنية، وتتضمن براءة الاختراع استراتيجية التصميم، تركيب المواد الكيميائية وطريقة التصنيع.
ترجمة: ناجية الأحمد
تدقيق: وائل مكرم
