Coraz większe zanieczyszczenie środowiska staje się jednym z najpoważniejszych problemów naszych czasów. Codziennie dosłownie tonami trafiają do rzek, mórz i oceanów substancje chemiczne, które poważnie zagrażają ekosystemom wodnym. Szczęśliwie, naukowcy na całym świecie pracują nad znalezieniem skutecznych rozwiązań tego problemu. Pracownicy naukowi Uniwersytetu Morskiego w Gdyni również dołożyli wielkich starań, aby znaleźć sposób na oczyszczanie wód morskich z zanieczyszczeń ropopochodnych. Te prace przyczyniły się do powstania patentu, który dotyczy otrzymania „zielonych” pianek poliuretanowych
Dzięki zastosowaniu do ich syntezy degradowalnych syntetycznych substratów i nanochitozanu pochodzenia naturalnego są one przyjazne dla środowiska. Obecność nanochitozanu w ilości kilku procent powoduje istotną zmianę we właściwościach oraz strukturze poliuretanu. Pianki zatrzymują zanieczyszczenia olejowe dzięki porowatej powierzchni i hydrofobowemu charakterowi. Z pewnością zastosowań będzie wiele.
Jednak w chwili obecnej najważniejsze wydaje się ich zamontowanie w formie płyt na stałe w portach. Dzięki czemu pozwoli to na zbieranie i zatrzymanie olejowych mikro-wycieków w wodach basenów portowych i zapobiegnie ich rozprzestrzenianiu się na pełne morze. Takie sorpcyjne płyty można co pewien czas wymontować, zregenerować (czyli oczyścić z zaadsorbowanych zanieczyszczeń) i ponownie umieścić w wodzie. Natomiast po skończonym czasie użytkowania, po regeneracji, można je będzie spokojnie poddać utylizacji z odzyskiem energii, a nawet umieścić na wysypisku śmieci, gdzie będą ulegały stopniowej degradacji, nie wytwarzając toksycznych produktów rozkładu.
Jest to istotna cecha, gdyż typowe pianki poliuretanowe są bardzo odporne na działanie czynników środowiskowych i przez setki lat mogą leżeć niezmienione na wysypiskach, a potencjalne produkty ich rozkładu mogą być niebezpieczne dla środowiska. Materiał do produkcji takich płyt sorpcyjnych nie powinien być zbyt trwały, gdyż nie ma możliwości zapewnienia ich regeneracji w sposób nieskończony. I tak w którymś momencie płyty te trzeba wymienić i wówczas stają się one odpadem. Żeby więc nie generować nowych śmieci warto stosować taki materiał, który będzie podatny na degradację w środowisku.
Współautorami patentu jest dr hab. inż. Joanna Brzeska, prof. UMG oraz mgr inż. Agnieszka Piotrowska-Kirschling z Uniwersytetu Morskiego w Gdyni.
– Są to badania na skalę laboratoryjną. Na razie nie mamy możliwości wykonania takich płyt w skali 1:1, żeby móc przetestować ich skuteczność w warunkach rzeczywistych. Syntezę prowadziłyśmy w małym 100 ml reaktorze, stąd też badania właściwości pianek oznaczono na małych próbkach. Przed nami próby w nieco większej skali – tłumaczy dr hab. inż. Joanna Brzeska, prof. UMG
Skąd pozyskać nanochitozan?
Nanochitozan to polimer pochodzenia naturalnego, otrzymywany z chityny – substancji występującej w skorupach skorupiaków, takich jak krewetki i kraby. W procesach nanotechnologii, chitozan może być uformowany w cząstki o średnicy nie większej niż 100 nanometrów. Te małe cząstki mają niesamowite właściwości absorpcyjne i jonowymienne, co pozwala na skuteczne usuwanie substancji chemicznych z wody.
W ostatnich latach technologia nanochitozanu zyskała na popularności w zakresie ochrony środowiska. Jest to wyjątkowy materiał, który może być skutecznie wykorzystywany w procesach filtracji i oczyszczania wód z różnego rodzaju zanieczyszczeń chemicznych.
– Naszym pomysłem było, żeby płyty sorpcyjne otrzymywać w porozumieniu z firmą zajmującą się przetwórstwem krewetek. Do naszych badań otrzymywałyśmy odpady z krewetek od jednej z firm z województwa zachodnio-pomorskiego. Pracownicy tej firmy bardzo entuzjastycznie podeszli do tego pomysłu. Odpady te (stanowiące poniekąd spory problem ze względu na ich specyficzny zapach) wykorzystywane są jako pasza do karmienia zwierząt hodowlanych. Natomiast otrzymanie z nich chityny, a dalej chitozanu i nanochitozanu pozwoli na uzyskanie produktu o znacznie wyższej wartości – dodaje dr hab. inż. Joanna Brzeska, prof. UMG
Nanochitozan może być wykorzystywany w różnych dziedzinach ochrony środowiska. Na przykład, w oczyszczalniach ścieków może być zastosowany do usuwania metali ciężkich, takich jak ołów i rtęć, które są częstymi zanieczyszczeniami w wodach gruntowych. Ponieważ wprowadzony jest do matrycy poliuretanu, autorki patentu przypuszczają, że dodatkowo adsorbował będzie również jony metali zanieczyszczające wody basenu portowego.
Wnioski są jasne – nanochitozan to materiał, który może mieć ogromny wpływ na ochronę środowiska. Jego zastosowanie w dziedzinie oczyszczania wód oraz ochrony ekosystemów wodnych jest nieocenione. Ważne jest, aby dalej prowadzić badania naukowe i inwestować w tę obiecującą technologię, aby móc efektywnie przeciwdziałać zanieczyszczeniom środowiska.
Źródło: gdynia.pl
