Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk znalazł innowacyjny sposób na oczyszczanie powietrza. Technologia ma potencjał na szersze zastosowanie przy oczyszczaniu wód i gleb.
Coraz więcej mieszkańców światowych metropolii zaczyna nosić maseczki, aby chronić się przed zanieczyszczonym powietrzem. Pomimo że w dobie pandemii maseczki stały się niejako stałym elementem codziennych stylizacji, nadal nie są one najwygodniejsze, a poza tym nie chronią przed miejskim powietrzem.
„Maski chirurgiczne są dość bezużyteczne, ponieważ powietrze po prostu przecieka z boku” mówi w The Guardian Ally Lewis, dyrektor brytyjskiego Narodowego Centrum Nauk Atmosferycznych.
Są też bardziej wyrafinowane maski antyzanieczyszczeniowe, ale i one nie są idealne. „Są bardziej szczelne i nie przepuszczają pyłów, ale przepuszczają gazy. Dwutlenek azotu może przez nie swobodnie przechodzić” tłumaczy Lewis.
W dodatku jeśli w maseczce uszczelnienie jest na tyle dobre, aby nie dopuścić do przedostania się małych cząsteczek, chodzenie w niej będzie wymagać dużo energii przy nabieraniu powietrza.
Jest na to sposób. „Można sobie wyobrazić niezwykle skomplikowane urządzenia, które są bliższe maskom gazowym chroniących przed bronią chemiczną, które odfiltrowałyby gazy i cząsteczki” obrazuje Lewis.
Z pewnością wygodniejszą metodą byłoby usunięcie zanieczyszczeń z miast. Takie systemy są testowane np. w londyńskim metrze na stacji Marylebone, na której odnotowywane jest ogromne zanieczyszczenie zarówno pyłami, jak i dwutlenkiem azotu.
Firma Airlabs, zajmująca się technologiami oczyszczania powietrza stworzyła urządzenie bazujące na nanofiltrach węglowych.
“Zanieczyszczone powietrze jest zasysane przez górną część urządzenia, przedostaje się do komory, w której jest wysokie napięcie, gdzie nawet najmniejsze cząsteczki są wyłapywane. Pięknem tej technologii jest to, że nie ma żadnego filtra, który mógłby się zapchać. W kolejnym kroku powietrze przechodzi przez filtr gazu, gdzie wyłapywany jest dwutlenek azotu” opowiada o filtrze Marc Ottolini, prezes Airlabs w BBC.
Na dole urządzenia znajduje się swoisty wydech, z którego wydostaje się świeże powietrze.
W Polsce również powstają technologie oczyszczania powietrza. Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk używa do tego celu ultradźwięków. Praca międzynarodowego zespołu naukowców pod kierownictwem prof. Juana Carlosa Colmenaresa z Instytutu Chemii Fizycznej PAN doprowadziła do stworzenia materiału, który absorbuje z powietrza toksyczne opary, a także rozbija je na mniej toksyczne związki.
Ogromną zaletą materiału jest to, że składa się z dwóch tanich i łatwych do pozyskania substancji: dwutlenku tytanu i tlenku grafitu. Pierwotnie materiał miał być wykorzystywany jako dodatkowa warstwa właśnie we wspomnianych przez Ally’ego Lewisa maskach przeciwgazowych dla żołnierzy.
Główną innowacją jest zastosowanie ultradźwięków. Dzięki nim dwa wymienione składniki współpracują: tlenek grafitu wyłapuje cząstki toksyn, a dwutlenek tytanu unieszkodliwia je dzięki fotokatalizie.
Ultradźwięki zwiększają aktywną powierzchnię materiału, co zwiększa skuteczność w unieszkodliwianiu toksyn z powietrza.
“Chcieliśmy, żeby nasz wynalazek był powszechnie dostępny, a do tego przyjazny środowisku,” wyjaśnia prof. Colmenares.
Materiał ma również potencjał na wielofunkcyjność. Przy odpowiedniej modyfikacji technologię można by wykorzystać do oczyszczania wody i gleby. “Jeszcze nie badaliśmy tych możliwości, ale powodzenie zależy głównie od tego, czy będziemy w stanie bezpiecznie osadzać nasz nanomateriał na potencjalnych nośnikach. W końcu oczyszczając wodę np. z fenolu nie chcielibyśmy ‘wzbogacić jej’ w nasze tlenki, choć w teorii ani TiO2, ani tlenek grafitu nie są toksyczne dla ludzi” wyjaśnia naukowiec.
Gdyby udało się usunąć tę przeszkodę nowy materiał mógłby oczyszczać ścieki w zakładach papierniczych i koksowniach, a nawet neutralizować zalegające na dnie Bałtyku chemikalia z II Wojny Światowej.
Projekt dofinansowano z programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
