تقنية النانو في معالجة المياه

إن كثير من الناس في العالم يعانون من عدم توفر مياه نظيفة صالحة للشرب. لذلك فإن البحث في طرق مختلفة لمعالجة المياه لتوفير المياه الصالحة للشرب هو أمر جار منذ زمن. و نظرا لعلم الباحثين في أهمية علم النانو في مختبف المجالات، فإن استخدام تقنية النانو في معالجة المياه هو بحث قام به الكثير من العلماء. لذلك، فهانلك طرق كثيرة لمعالجة المياه باستخدام تقنية النانو و أهمها هو استخدام نانوات الفضة.

و لكن، و في بحث جديد، ابتكر علماء في جامعة يال الأمريكية بالمساندة من علماء صينيين من جامعة بيكينك طريقة جديدة و سهلة في معالجة المياه. تمتاز هذه الطريقة بكونها تتبع خطوة واحدة في معالجة المياه.

إن الطرق المختلقة المستخدمة سابقا تتبع خطوات عدة لمعالجة المياه. يعود سبب ذلك إلى أن الطريقة المستخدمة لمعالجة المياه من الملوثات كبيرة الحجم يختلف عن معالجة المياه من الملوثات الصغيرة الحجم و بالأخص معالجة النترات. و لكن، هذه الطريقة الجديدة تستخدم مادة نانوية مخثِرة واحدة لإزالة كلا النوعين.

جاءت فكرة تصميم هذه المادة عن طريق الاستحياء من نبات الأسيتينيا (أدناه). لهذا النبات مجسات مشابهة للأخطبوط. تعمل هذه المجسات على التهام فريستها، فتمتد المجسات عند حصولها على فريستها و بعد ذلك تعود إلى النبتة.

لذلك، قام العلماء بتقليد هذه الفكرة، و ذلك عن صنع مادة مكونة من جزئين:

الأول (النواة): و هي تتكون من ذيل هيدروكربوني يقوم بإزالة الملوثات الصغيرة (بالأحمر أدناه).
الثاني (القشرة): و هي تتكون من السيليكون، الألمونيوم، النيتروجين، بالإضافة إلى الهيدروجينات و الكربونات (بالأزرق و الأخضر أدناه).

طريقة عمل هذه المادة هي أن القشرة تكون مكشوفة لإزالة الملوثات الكبيرة أولا. بعد ذلك تقوم القشرة بسحب تفسها إلى الداخل، كما تفعل تبنة الأسيتينا، حتى تكشف النواة الداخلية التي تقوم بمعالجة الملوثات الصغيرة. تعمل كلا من القشرة و النواة بالتخلص من الملوثات عن طريق التخثير.

لقد وجد العلماء بأن هذه الطريق تقوم بإزالة أكثر من 90% من الملوثات في الماء بالإصافة إلى النترات. يعتبر إزالة النترات أمرا ضروريا جدا، حيث تم الربط بين النترات و مثلازمة “الطفل المزرق” في الدول النائية.

كذلك، و لكون هذه الطريقة تستعمل خطوة واحدة لمعالجة المياه بدلا عن خطوات عدة، فإنها تعتبر طريقة اقتصادية من حيث التكلفة و ذلك لأن تعريض المياه معالجية عدة يعتبر أمر مكلف.



المصادر:

(1) Source: Liu, J., Cheng, S., Cao, N., Geng, C., He, C., Shi, Q., Xu, C., Ni, J., DuChanois, R., Elimelech, M. and Zhao, H. (2018). Actinia-like multifunctional nanocoagulant for single-step removal of water contaminants. Nature Nanotechnology, 14(1), pp.64-71.