RMIT Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, atık sudan mikroplastiklerin ve nanoplastiklerin %95'inden fazlasını yaklaşık bir saat içinde uzaklaştıran, yeniden kullanılabilir manyetik bir malzeme geliştirdi. Bu malzeme ayrıca per- ve polifloroalkil maddeler, ağır metaller ve ilaçlar da dahil olmak üzere çeşitli diğer kirleticileri de yakalıyor. Chemical Engineering Journal'da yayınlanan araştırma, ekibin ilk olarak 2022'de bildirdiği çalışmayı genişletiyor.
Mikroplastik sorununun boyutu iyi belgelenmiştir. Plastik parçacıklar artık dünya çapında içme suyunda, gıda zincirlerinde ve insan kan dolaşımında bulunmaktadır. Bir mikrometrenin altında ölçülen nanoplastiklerin büyük ölçekte ele alınması özellikle zordur. Bu boyut aralığındaki parçacıklar için şu anda yerleşik büyük ölçekli bir uzaklaştırma yöntemi bulunmamaktadır.
Malzemenin İşlevi
Laboratuvar testlerinde adsorban, 30 nanometre kadar küçük parçacıkları uzaklaştırdı. Bu, geleneksel filtrasyon sistemlerinin büyük ölçüde ele alamadığı bir boyut aralığıdır. Kirleticilerin yaklaşık %80'i, arıtmanın ilk 15 dakikası içinde temizlendi. Bu hız önemlidir çünkü çoğu belediye arıtma tesisi sıkı zaman döngüleriyle çalışır.
Bu malzeme, polietilen, polipropilen ve polyester dahil olmak üzere birçok yaygın plastik türünde etkili performans gösterdi. Hem tatlı hem de tuzlu suda etkinliğini korudu. Araştırmacılar, plastiklerin yanı sıra cıva, krom, bakır, sentetik boyalar ve ibuprofen için de yüksek uzaklaştırma oranları kaydetti.
RMIT'den Profesör Nicky Eshtiaghi, nanoplastiklerin yakalanmasını kritik bir adım olarak nitelendirdi. "Bunları ortadan kaldırmak için henüz yerleşik, büyük ölçekli bir çözüm yok," dedi. Çalışmanın baş yazarı Dr. Muhammad Haris, malzemenin özellikle mikro ve nanoplastikleri hızlı bir şekilde ortadan kaldırmak için tasarlandığını söyledi.
Endüstriyel Test ve Manyetik Geri Kazanım
Ekip, teknolojiyi sentetik elyaf kirliliğinin önemli bir kaynağı olan endüstriyel çamaşırhane atık suyunda test etti. Malzeme, suda yüzey aktif maddeler ve organik madde bulunmasına rağmen, polyester mikro elyafların ve boyaların %88'inden fazlasını uzaklaştırdı. Bu anlamlı bir sonuç. Çamaşırhane atık suyu kimyasal olarak karmaşıktır ve birçok arıtma yaklaşımı bu koşullar altında performans düşüşü gösterir.
Kanada'daki One Eye Industries ile geliştirilen bir prototip sistem, adsorbanın manyetik olarak sudan ayrılabildiğini ve her kullanımdan sonra hızla geri kazanılabildiğini gösterdi. Manyetik geri kazanım, ticari kullanıma yönelik temel bir engeli ortadan kaldırıyor. Bir malzeme verimli bir şekilde geri kazanılıp yeniden kullanılamazsa, büyük ölçekte işletme maliyetleri çok yüksek hale gelir.
Üretim süreci de önemli ölçüde gelişti. Ekip artık malzemeyi oda sıcaklığında ve daha az maliyetli girdi kullanarak üretiyor. Araştırmacılar, üretim maliyetlerinin önceki versiyonlara göre yaklaşık yüzde 75 daha düşük olduğunu söylüyor. Malzeme birden fazla kez yeniden kullanılabilir.
Ticari Yollar ve Düzenleyici Bağlam
RMIT, Victoria eyaletinin Geelong kentinde yerleşik, yerli halka ait bir şirket olan Fire and Test Australasia ile ön ticari görüşmelere başladı. Ortaklık, topluluk ölçekli uygulamalar da dahil olmak üzere yağmur suyu ve atık su arıtımını hedefliyor. Araştırmacılar ayrıca, müşterileri arasında Amerika Birleşik Devletleri pazarındaki operatörlerin de bulunduğu Star Water Group ile de çalışıyor.
ABD'ye odaklanmanın belirli bir mantığı var. Amerikalı düzenleyiciler son yıllarda hem mikroplastikler hem de PFAS'lar konusunda standartları sıkılaştırdı. Yeni sınırlara uymak zorunda kalan belediye ve endüstriyel işletmeler arasında gelişmiş arıtma seçeneklerine olan talep artıyor. Yüksek yakalama performansı ve düşük maliyetli manyetik geri kazanımın birleşimi, bu yaklaşıma söz konusu ortamda ticari açıdan uygulanabilir bir durum kazandırıyor.
Bu teknoloji, merkezi olmayan sistemlerde de potansiyel taşımaktadır. Birçok bölge, büyük ölçekli arıtma altyapısına erişimden yoksundur. Hızlı çalışan, temiz bir şekilde geri kazanılan ve daha düşük maliyetle üretilebilen bir malzeme, geleneksel tesislerin pratik olmadığı küçük topluluklara ve uzak bölgelere hizmet edebilir.
Mevcut Durum
Şimdiye kadar yayınlanan sonuçlar laboratuvar ve prototip testlerinden elde edilmiştir. Laboratuvar performansından tam ölçekli belediye veya endüstriyel uygulamaya geçiş, farklı bir dizi mühendislik ve düzenleyici zorluğu içermektedir. Araştırmacılar, ticari ortakların şu anda bu soruları değerlendirdiğini kabul etmişlerdir.
Plastik kirliliği ve kalıcı kimyasal kirlenme, düzenleyici ve yatırımcı endişeleri olarak giderek daha fazla örtüşüyor. Su şirketleri, tekstil üreticileri ve endüstriyel su kullanıcıları, güvenilir arıtma stratejileri gösterme konusunda artan bir baskıyla karşı karşıya. Mikroplastikleri, nanoplastikleri, ağır metalleri ve PFAS'ı aynı anda ele alan ve bunu operatörlerin gerçekten kullanabileceği arıtma süreleri içinde yapan bir malzeme, saha ölçeğindeki performansın laboratuvar verileriyle eşleşmesi durumunda sektörler genelinde geniş bir uygulama alanına sahip olacaktır.
