ليس ديتول ، مادة تقضي على ٩٩.٩٪ من البكتيريا في مياه الشرب بواسطة ضوء الشمس !

لا ليس ديتول ، مادة عبقرية تقضي على ٩٩.٩٪ من البكتيريا في مياه الشرب بواسطة ضوء الشمس فقط !

طريقة جديدة عالية الكفاءة والفعالية وسليمة بيئيًا للقضاء على البكتيريا في مياه الشرب بمساعدة الأكسجين وضوء الشمس ، ابتكار قام به باحثون في الصين. ورقة ثنائية الأبعاد لمركب يُسمى (نيتريد الكربون الغرافيتي – graphitic carbon nitride) سُلط الضوء فوق البنفسجي عليها، فنتجت عن ذلك تنقية ١٠ ليترات من الماء في ساعة واحدة فقط والقضاء على جميع البكتيريا الضارة. يُعرف هذا بالتطهير الضوئي أو التحفيز الضوئي photocatalytic، وهو نوع جديد من تقنيات تنقية المياه ، أُجريت عنه عدة أبحاث واعدة باعتباره بديلًا رائعًا عن أنظمة تنقية المياه التقليدية أو إضافة الكلور أو الأوزون وهي طرقٌ غير بيئية وغير صحية.

مياه الشرب تنقية المياه الضوء البكتيريا الأكسجين

تنقة المياه

العثور على وسيلة بيئية لتنظيف مياه الشرب لدينا في غاية الأهمية ، وخاصة مع مواجهة العالم لمستقبل التغير المناخي وندرة المياه. يشرح المؤلف الكبير دان وانغ Dan Wang: «يمكن للتطبيق المستقبلي لتكنولوجيا التطهير الضوئي أن يخفف إلى حد كبير من شح المياه النظيفة ونقص الطاقة العالمي».

طريقة عمل هذه التقنية بسيطة. يمكن استخدام مواد مختلفة كمحفزات ضوئية في الماء ؛ ما يعني أنها ستمتص الضوء وتسرع أو تحفز تفاعلات الأكسجين التي تحدث في الماء بحسب الأطوال الموجية للضوء الموجهة عليها. تنتج هذه التفاعلات جزيئات تُعرف بـ أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)؛ وهي أنواع كيميائية أكسجينية مثل الجذور الحرة لأيونات الأكسجين، وعظيمة في قتل البكتيريا الدقيقة.

توجد العديد من المحفزات المعدنية الفعالة القابلة للاستخدام في الماء، لكنها تترك الكثير من الترسبات المعدنية. من ناحية أخرى، تُعتبر المحفزات غير المعدنية أكثر أمانًا مثل الأنابيب النانوية والغرافين، ولكنها أقل كفاءة من نظيراتها المعدنية فهي لا تنتج ما يكفي من أنواع الأكسجين التفاعلية ROS لإنجاز المهمة.

يعتقد الباحثون في الأكاديمية الصينية للعلوم في بكين وجامعة يانغتشو Yangzhou University في جيانغسو Jiangsu أنهم قد وجدوا في النهاية حلًا عمليًا وفعالًا وغير سام. مادة اصطناعية رقيقة جدًا مع جميع الخصائص المناسبة لامتصاص الضوء وإنتاج ما يكفي من أنواع الأكسجين التفاعلية ROS لقتل البكتيريا، وهي نيتريد الكربون الغرافيتي، والتي جذبت اهتمامًا متزايدًا على مدار السنين بسبب قدرتها على تخزين الطاقة.

وجد الباحثون أنه يمكن لصفائح ثنائية الأبعاد من هذه المادة تنقية المياه الملوثة بسرعة باستخدام الضوء فقط، وشهد اختبار أولي قتل 99.9999 ٪؜ من نسبة بكتيريا الإشريكية القولونية في عينة ٥٠ ملليلتر في غضون ٣٠ دقيقة فقط، وهذا أسرع بخمس مرات من أي مواد تحفيز ضوئي أخرى خالية من المعادن نعرفها حاليًا، بالإضافة إلى ذلك لا يستجيب التفاعل إلا للُعشر ١/١٠ من قوة المحفز في كل مرة.

يكتب المؤلفون: «هذه الكفاءة العالية بشكل ملحوظ قابلة للمقارنة أيضًا مع أفضل عوامل التحفيز الضوئي القائمة على المعادن».

عبَّأ الباحثون حواف الصفيحة أو اللوح بجزيئات الكربوكسيل والكاربونيل، والتي جذبت إلكترونات إضافية إلى هذه الحواف، ثم استهدفوها بواسطة الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي، أنتجت كل هذه العملية نوعًا من الأكسجة التفاعلية يُعرف باسم (بيروكسيد الهيدروجين – hydrogen peroxide).

الجزء الأفضل هو قول المؤلفين: «لن يكون من الصعب إعادة إنتاج نظام كهذا على نطاق أوسع، إذ يمكن تصنيع نيتريد الكربون الغرافيتي بسهولة بتكلفة منخفضة، والنظام نفسه بسيط وغير مكلف لتجهيزه». يقول وانغ: «إن زيادة حجم كل من المحفزات والجهاز ليس بالأمر الصعب».

إنها خطوة نحو الأفضل، لكن النموذج الأولي لن يكون كافيًا بحد ذاته لتنقية المياه من الملوثات الأخرى. يقول وانغ: «تحتاج التنقية إلى أجهزة أخرى لإزالة أيونات المعادن الثقيلة، وتعديل الأس الهيدروجيني، وإزالة الرواسب. نحن بحاجة إلى دمج نظامنا مع أنظمة أخرى لتلبية متطلبات تنقية المياه ».