Suyun İşlenmesi: Işık Hormonların Bozulmasına Yardımcı Oluyor

Sudaki mikro kirleticiler genellikle çevrede biriken hormonlardır ve insanlarla hayvanlar üzerinde olumsuz etkileri olabilir. Leipzig'deki Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ve Leibniz Yüzey Mühendisliği Enstitüsü (IOM) araştırmacıları polimer membranlardan akarken bu kirleticilerin fotokatalitik parçalanması için bir süreç geliştirdi. Işıkla ışınlama, kimyasal bir reaksiyonu tetikler ve bunun sonucunda titanyum dioksit ile kaplanmış zarlarda steroid hormonları parçalanır.

İnsanların yaşadığı her yerde kullanılan hormonlar atık suya gider. Seks hormonları ve kortikosteroidler gibi steroid hormonları çevrede birikebilir ve davranışsal gelişimi ve doğurganlığı bozdukları için insanları ve hayvanları olumsuz etkileyebilir. Örneğin, seks hormonları erkek balıkların dişi cinsel özellikleri geliştirmesine neden olabilir. Bu nedenle, içme suyunun çıkarıldığı doğal su döngüsüne tekrar girmeden önce, diğer mikro kirleticilerle birlikte hormonların atık sudan uzaklaştırılması önemlidir.

KIT Gelişmiş Membran Teknolojisi Enstitüsü (IAMT) Başkanı Profesör Andrea Iris Schäfer 'Şu anda insanlara temiz içme suyu sağlamak en önemli zorluklardan biri. Mikro kirleticiler, doğurganlığımızı ve beyin fonksiyonumuzu bozdukları için geleceğimiz için büyük bir tehdit oluşturuyor' diyor.

Güneş Pili Teknolojisinden Esinlenilmiş

Schäfer, yıllardır nanofiltrasyon yoluyla suyun işlenmesi üzerinde çalışıyor. Bu amaçla nanometre boyutunda gözeneklere sahip polimer membranlar kullanıyor. Bununla birlikte, nanofiltrasyon yüksek basınç ve dolayısıyla çok fazla enerji gerektirir. Ayrıca, mikro kirleticiler polimer membran malzemelerinde birikebilir ve kademeli olarak filtrelenmiş suya girebilir.

KIT'den Profesör Bryce S. Richards'ın çalışma alanı olan güneş pili teknolojisinden ilham alan Schäfer, polimer membranları titanyum dioksit ile kaplama ve fotokatalitik membranlar tasarlama fikrini geliştirdi. Fotokatalitik olarak aktif titanyum dioksit nanoparçacıkları, gözenekleri nanofiltrasyondan biraz daha büyük olan mikrofiltrasyon membranlarına uygulanır. Işıkla ışınlama daha sonra kimyasal bir reaksiyonu tetikler ve bunun sonucunda steroid hormonları membranlarda parçalanır.

Su Katalizörü

Schäfer, çalışmasını 'Su için bir katalizör geliştirdik' diye özetliyor. Fotokatalitik polimer membranlar kullanılarak, 4 ng/l'lik analitik saptama sınırına kadar sürekli akış modunda steroid hormonlar parçalandı. Aslında ölçülen konsantrasyonlar Dünya Sağlık Örgütünün yeni İçme Suyu Kılavuzunda verilen sınır olan 1 ng/l'ye çok yakındı. Araştırmacılar artık gereken süreyi ve tüketilen enerjiyi azaltarak teknolojilerini optimize ediyor. Ayrıca, odak noktaları doğal ışığı kullanmak. Özellikle, per- ve poliflorlu alkil maddeler (PFAS) gibi endüstriyel kimyasalları veya pestisitler gibi diğer kirleticileri fotokataliz yoluyla uzaklaştırmayı amaçlıyorlar. Diğer bir amaç ise teknolojinin ölçeğini büyütmek.