Od celulozy do czystej wody! Jak nowe biomateriały wyłapują zanieczyszczenia z wody i powietrza?
Badania prowadzone przez dr Joannę Szymkowiak z Wydziału Chemii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu pokazują, że nowoczesna chemia materiałowa może odegrać ważną rolę w ochronie środowiska i poprawie jakości wody.
Naukowczyni pracuje nad tworzeniem innowacyjnych materiałów adsorpcyjnych, które potrafią skutecznie wychwytywać zanieczyszczenia z wody i powietrza. Szczególną uwagę poświęca rozwiązaniom opartym na biodegradowalnej celulozie, czyli naturalnym, tanim i przyjaznym środowisku surowcu.
Od Kanady po Belgię
Zainteresowanie tą tematyką rozwinęło się podczas stażu podoktorskiego na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie. Tam badaczka zajmowała się materiałami zbudowanymi z celulozy i krzemu, które wykazywały zarówno ciekawe właściwości optyczne, jak i zdolność pochłaniania zanieczyszczeń. Zdobyte doświadczenie pozwoliło jej rozwinąć nowe kompetencje w zakresie syntezy nowoczesnych materiałów oraz ich praktycznych zastosowań.
Kolejnym etapem badań był staż na Uniwersytecie w Gandawie w Belgii, gdzie dr Szymkowiak pracowała nad syntezą polimerów wykorzystywanych obecnie do budowy nowych materiałów służących oczyszczaniu wody. Współpraca międzynarodowa umożliwiła nie tylko rozwój naukowy, ale także stworzenie sieci kontaktów badawczych, które wspierają realizację kolejnych projektów.
Efektem zdobytych doświadczeń stał się projekt „CelluNanoGel”, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programu MINIATURA. Jego głównym celem jest opracowanie nowoczesnych adsorbentów do oczyszczania wody z metali oraz innych niebezpiecznych zanieczyszczeń. Problem ten ma dziś ogromne znaczenie, ponieważ dostęp do czystej wody staje się coraz większym wyzwaniem. Wody powierzchniowe i gruntowe są zanieczyszczane przez przemysł, rolnictwo oraz codzienną działalność człowieka, a obecność metali ciężkich czy pozostałości antybiotyków może stanowić zagrożenie dla zdrowia i środowiska.
Badaczka wykorzystuje nanokryształy celulozy otrzymywane z pulpy drzewnej. Materiał ten łączony jest ze związkami krzemoorganicznymi wyposażonymi w specjalnie zaprojektowane układy receptorowe, które mają skutecznie wychwytywać wybrane zanieczyszczenia. Na tej bazie powstają zaawansowane materiały hybrydowe, między innymi hydrożele i aerożele, które następnie poddawane są szczegółowym badaniom fizykochemicznym.
Niewielki wpływ na środowisko
Dużą zaletą wykorzystywanej celulozy jest jej biodegradowalność oraz niewielki wpływ na środowisko. To szczególnie ważne w przypadku technologii, które mają być stosowane na szeroką skalę. Badania koncentrują się obecnie na znalezieniu najlepszego kompromisu pomiędzy wysoką skutecznością usuwania zanieczyszczeń a trwałością materiału oraz jego ekologicznym charakterem.
Nanokryształy celulozy posiadają również wyjątkowe właściwości optyczne, dzięki czemu opracowywane materiały mogą znaleźć znacznie szersze zastosowanie niż tylko oczyszczanie wody. W przyszłości podobne rozwiązania mogą być wykorzystywane między innymi w czujnikach wykrywających metale, materiałach biomedycznych, systemach katalitycznych czy nowoczesnych materiałach optycznych.
Prowadzone badania mają duże znaczenie praktyczne, ponieważ mogą przyczynić się do rozwoju skuteczniejszych i bardziej ekologicznych metod uzdatniania wody. To szczególnie ważne w czasie rosnącej presji na zasoby wodne oraz konieczności ograniczania negatywnego wpływu przemysłu na środowisko. Opracowywane przez dr Joannę Szymkowiak innowacyjne materiały pokazują, że nowoczesna nauka może łączyć wysoką skuteczność technologii z troską o ekologię i zrównoważony rozwój.
Źródło: UAM w Poznaniu
Czytaj też: To przełom dla milionów pacjentów! Badanie genetyczne ujawniło ukrytą przyczynę wady zastawki!
Grafika tytułowa: Engin Akyurt / Unsplash
