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Neues, innovativ gestaltetes, kostengünstiges Material zur Bekämpfung der Luft- und Wasserverschmutzung

INGENIEURWISSENSCHAFTENNeues, innovativ gestaltetes, kostengünstiges Material zur Bekämpfung der Luft- und Wasserverschmutzung

Die Studie hat ein neues Material hervorgebracht, das Luft- und Wasserschadstoffe adsorbieren könnte und eine kostengünstige nachhaltige Alternative zur derzeit verwendeten Aktivkohle sein könnte

Luftverschmutzung macht Land, Wasser, Luft und andere Umweltbestandteile unseres Planeten schmutzig, unsicher und unbrauchbar. Luftverschmutzung durch künstliches Einbringen oder Eindringen von Schadstoffen in eine natürliche Umgebung verursacht wird. Die Umweltverschmutzung ist unterschiedlich; Beispielsweise wird die Bodenverschmutzung hauptsächlich durch Hausmüll oder Müll und Industrieabfälle von Gewerbebetrieben verursacht. Wasserverschmutzung wird verursacht, wenn Fremdstoffe in das Wasser gelangen, darunter Chemikalien, Abwasser, Pestizide und Düngemittel oder Metalle wie Quecksilber. Luftverschmutzung wird durch Partikel in der Luft aus der Verbrennung von Kraftstoffen wie Ruß verursacht, der Millionen winziger Partikel enthält, die in der Luft schweben. Eine weitere häufige Art der Luftverschmutzung sind gefährliche Gase wie Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid, Stickoxide und chemische Dämpfe. Luftverschmutzung können auch in Form von Treibhausgasen (wie Kohlendioxid oder Schwefeldioxid) auftreten und durch den Treibhauseffekt zur Erwärmung unseres Planeten beitragen. Eine andere Art der Verschmutzung ist die Lärmbelästigung, wenn der Lärm von Flugzeugen, der Industrie oder anderen Quellen schädliche Werte erreicht.

Trotz großer Anstrengungen, die in den letzten Jahren zur Säuberung der Umwelt unternommen wurden, bleibt die Umweltverschmutzung ein großes Problem und stellt ein anhaltendes Gesundheitsrisiko dar, von dem 200 Millionen Menschen weltweit betroffen sind. Die größten Probleme sind unbestreitbar in den Entwicklungsländern, wo traditionelle Verschmutzungsquellen wie Industrieemissionen, schlechte sanitäre Einrichtungen, unzureichende Abfallwirtschaft, kontaminierte Wasservorräte und Belastungen der Innenraumluft durch Biomassebrennstoffe eine große Zahl von Menschen betreffen. Aber auch in den Industrieländern hält die Umweltverschmutzung an, vor allem in den ärmeren Gesellschaftsschichten. Obwohl die Risiken in Entwicklungsländern im Allgemeinen höher sind, wo Armut, wirtschaftliche Zwänge bei der Einführung von Technologie und schwache Umweltgesetze zusammen eine hohe Umweltverschmutzung verursachen. Dieses Risiko wird durch unsicheres Wasser, schlechte sanitäre Einrichtungen, schlechte Hygiene und Luftverschmutzung in Innenräumen noch verstärkt. Die Umweltverschmutzung hat schädliche Auswirkungen auf ungeborene und heranwachsende Kinder, und die Lebenserwartung kann aufgrund von Krebs und anderen Krankheiten bis zu 45 Jahre betragen. Luft- und Wasserverschmutzung ist ein stiller Killer und es wird angenommen, dass er unseren Planeten und damit die Menschheit negativ beeinflusst. Die Luft, die wir atmen, hat eine ganz bestimmte chemische Zusammensetzung, die zu 99 Prozent aus Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf und Edelgasen besteht. Luftverschmutzung tritt auf, wenn Dinge der Luft normalerweise nicht zugesetzt werden. Feinstaub – feste Partikel und flüssige Tröpfchen, die in der Luft enthalten sind und von Kraftwerken, Industrie, Autos und Bränden ausgestoßen werden – sind heute in Städten und sogar Vorstädten allgegenwärtig. Außerdem werden jedes Jahr Millionen Tonnen Industrieabwässer in die Gewässer der Welt geleitet . Sowohl Feinstaub als auch Farbstoffe sind hochgiftig für die Umwelt, das Ökosystem und die Menschheit.

Zur Bekämpfung der Luft- und Wasserverschmutzung werden routinemäßig verschiedene Methoden und Verfahren verwendet, einschließlich Filtration, Ionenaustausch, Koagulation, Zersetzung, Adsorption usw. und jede dieser Methoden weist unterschiedliche Erfolgsraten auf. Im Vergleich wird die Adsorption als am praktikabelsten angesehen, da sie einfach, leicht zu handhaben, hocheffizient, bequem zu verwenden usw. ist. Unter den verschiedenen Adsorptionsmitteln ist Aktivkohle bei der Verringerung der Luft- und Abwasserverschmutzung das am häufigsten verwendete Adsorptionsmittel. Auch Aktivkohle genannt, ist eine Form von Kohlenstoff, die so verarbeitet wird, dass sie kleine Poren mit geringem Volumen aufweist, die die für Adsorption oder chemische Reaktionen verfügbare Oberfläche vergrößern. Tatsächlich ist Aktivkohle der Goldstandard bei Adsorbentien. Kohlenstoff hat eine natürliche Affinität zu organischen Schadstoffen wie Benzol, die an seiner Oberfläche binden. Aktiviert man Kohle, dh dampft sie bei 1,800 Grad, bildet sie kleine Poren und Taschen, die ihre Oberfläche vergrößern. Pestizide, Chloroform und andere Verunreinigungen gleiten in die Löcher dieser Wabe und halten sie fest. Außerdem verbleibt kein Kohlenstoff im Wasser, wenn es gründlich behandelt wurde. Wasseraufbereitungsanlagen in Entwicklungsländern wie China und Indien verwenden routinemäßig Aktivkohle. Ebenso hat Aktivkohle besondere Eigenschaften, die dabei helfen, flüchtige Verbindungen, Gerüche und andere gasförmige Schadstoffe aus der Luft zu entfernen. Die Funktionsweise ist ganz einfach. Aktivkohle hat einige Nachteile, zum einen ist sie sehr teuer und hat eine sehr kurze Haltbarkeit, da sie nur verwendet werden kann, bis ihre Poren gefüllt sind – weshalb Sie den Filter von Zeit zu Zeit wechseln müssen. Aktivkohle ist zudem schwer zu regenerieren und ihre Wirksamkeit lässt mit der Zeit nach. Sie sind nicht wirksam bei der Entfernung von Verunreinigungen, die entweder nicht von Kohlenstoff oder pathogenen Bakterien und Viren angezogen werden.

Eine wirtschaftliche und nachhaltige Alternative

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Grenzen in der Chemiehaben Forscher ein erschwingliches, kostengünstiges und nachhaltiges Material zur Bekämpfung der Luft- und Wasserverschmutzung entwickelt. Dieses neue „grüne“ poröse Material, das aus festen Abfällen und reichlich organischen Naturpolymeren hergestellt wird, sieht im Vergleich zu Aktivkohle hinsichtlich der Adsorption von Schadstoffen in Abwasser und Luft sehr vielversprechend aus und wird als „wirtschaftliche Alternative“ bezeichnet. Dieses neue „grüne“ Adsorptionsmittel ist eine Kombination aus einem natürlich vorkommenden Rohstoff – einem Polysaccharid namens Natriumalginat, das aus Algen und Algen gewonnen werden kann – mit einem industriellen Nebenprodukt – Silikastaub (Nebenprodukt der Verarbeitung von Siliziummetalllegierungen). Es wurde sehr leicht synthetisiert und durch die Geliereigenschaften von Alginat und durch Zersetzung von Natriumbicarbonat mit kontrollierter Porosität bei niedrigen Temperaturen in verschiedenen Skalenlängen konsolidiert. Zur Untersuchung der Abwasserbelastung wurde ein blauer Farbstoff als Modellschadstoff verwendet. Es zeigte sich, dass das neue Hybridmaterial den Farbstoff mit einer Effizienz von etwa 94 Prozent adsorbierte und entfernte, was sehr ermutigend war. Sogar sehr hohe Konzentrationen dieses Farbstoffs wurden entfernt. Dieses Material zeigte ermutigende Fähigkeiten zum Einfangen von Partikeln aus Dieselabgasen. Die von Dr. Elza Bontempi von der Universität Brescia, Italien geleitete Studie kommt zu dem Schluss, dass dieses Material Aktivkohle sehr effizient ersetzen konnte, da es sowohl Feinstaub in der Luft als auch organische Schadstoffe im Abwasser auffangen und so die Umweltverschmutzung reduzieren konnte .

Dies ist eine spannende Arbeit, da dieses neue Material auf sehr innovative und kostengünstige Weise aus natürlich reichlich vorhandenen Polymeren und Industrieabfällen hergestellt wird, die ohnehin immer entsorgt werden. Dieses neue Material, das als „organisch-anorganisches Hybrid“ bezeichnet wird, ist nicht nur kostengünstig, sondern auch nachhaltig und regenerierbar und könnte die Aktivkohle tatsächlich ersetzen und zu einer bevorzugten Wahl werden. Es verbraucht sogar weniger Energie bei der Herstellung (die „graue“ Energie) und hinterlässt somit einen viel geringeren COXNUMX-Fußabdruck. Dieses Material ist auch selbststabilisierend und erfordert keine thermische Behandlung bei hohen Temperaturen und kann auch für verschiedene Experimente skaliert werden. Laufende Tests zeigen außerdem, dass es bei Umgebungsbedingungen gelagert werden kann und mit der Zeit nur stabiler wird, ohne sich überhaupt zu zersetzen. Daher ist es sehr vielseitig und könnte eine breite Palette von Anwendungen in der Luft- und Wasserfiltration haben. Daraus erwachsen große Hoffnungen für die Bekämpfung der Luft- und Wasserverschmutzung und den Schutz von Mutter Erde und Mensch.

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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

Zanoletti A et al. 2019. Ein neues poröses Hybridmaterial aus Kieselsäuredämpfen und Alginat für eine nachhaltige Schadstoffreduzierung. Grenzen in der Chemie. 6. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060

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