طور باحثون في جامعة ليمريك مادة جديدة قادرة على التقاط المواد الكيميائية السامة من الهواء. ووفقًا للباحثين، فإن هذه المادة قادرة على التقاط كميات ضئيلة من البنزين، وهو ملوث سام، من الهواء وتستهلك هذه المادة طاقة أقل من المواد الموجودة للقيام بذلك. ويعتقد الباحثون أن المادة المسامية التي تشبه الإسفنج يمكن أن تحدث ثورة في البحث عن هواء نظيف وسيكون لها تأثير كبير في المعركة ضد تغير المناخ.

طور الأستاذ مايكل زاوروتكو، رئيس مؤسسة برنال كريستال للهندسة والعلوم في أيرلندا، وأستاذ الأبحاث في معهد برنال بجامعة ليمريك، وزملاؤه المادة الجديدة، ونشروا النتائج في مجلة نيتشر متيريلز (Nature Materials)

وتعد المركبات العضوية المتطايرة، بما في ذلك البنزين، من فئة الملوثات السامة، والتي تسبب مشاكل بيئية وصحية خطيرة. ويعد تطوير تقنيات لإزالة البنزين ليكون عند أدنى التركيزات في الهواء وباستخدام انبعاثات ذات طاقة منخفضة تحديين لم يتم التغلب عليهما حتى الآن.

وأوضح الأستاذ زاوروتكو أن عائلة من المواد المسامية، شبيهة بالإسفنج، طُورت لالتقاط بخار البنزين من الهواء الملوث وإنتاج تيار هواء نظيف لفترة عمل طويلة. وأضاف: “يمكن تجديد هذه المواد بسهولة تحت حرارة معتدلة، مما يجعلها مرشحة لتنقية الهواء ومعالجة البيئة، ويمكن لهذه المواد أن تعمل بشكل أفضل من المواد التقليدية من حيث الدقة ووقت العمل.

طور الأستاذ زاوروتكو والدكتور شيانغ جينغ كونغ من قسم العلوم الكيميائية في جامعة لوس أنجلوس، بالإضافة إلى فريق من الجامعات الرائدة في الصين، المادة المسامية الجديدة التي لها تقارب قوي مع البنزين لدرجة أنها تلتقط المادة الكيميائية السامة حتى عند وجودها في جزيء من أصل 100000.

ووفقًا للباحثين، تشبه هذه المادة الجبن السويسري لأنها مليئة بالثقوب وهذه الثقوب هي التي تجذب جزيئات البنزين. أما من حيث الطاقة، ونظرًا لأن عملية الالتقاط تعتمد على الترابط الفيزيائي بدلاً من الترابط الكيميائي، فإن انبعاثات الطاقة في الالتقاط والإطلاق أقل بكثير من المواد السابقة التقليدية.

وأشار الأستاذ زاوروتكو أن من الصعب القيام بتفكيك مخاليط الغاز، وعلى وجه التحديد تفكيك المكونات الثانوية التي تتكون في الهواء، والتي تشمل ثاني أكسيد الكربون والماء. وتظهر خصائص المواد الجديدة أن تفكيك البنزين أصبح أمرًا ممكنًا.

أسفر العمل السابق في مختبر الأستاذ زاوروتكو عن مواد رائدة لالتقاط الكربون وتجميع المياه. وتتمتع مواد تجميع المياه بخصائص مواتية لالتقاط المياه وإطلاقها من الغلاف الجوي والتي تستخدم بالفعل في أنظمة إزالة الرطوبة.

وأوضح الدكتور شيانغ جينغ كونغ: “استنادًا إلى التصميم الذكي تعمل موادنا بشكل جيد في معالجة التحديات ذات الصلة الفنية والاجتماعية، مثل إزالة البنزين من الهواء. وهو ما يصعب على المواد التقليدية تحقيقه، مما يسلط الضوء على سحر المواد المسامية”.

وعمومًا، تشير هذه النتائج إلى أن جيلًا جديدًا من المواد المسامية المصممة حسب الطلب، مثل النوع الذي اُخترع في جامعة لوس أنجلوس، يمكن أن يتيح نهجًا عامًا لالتقاط المواد الكيميائية السامة من الهواء.

واستطرد الدكتور قائلًا: “يصعب فصل الأيزومرات العطرية في مخاليطها بالطرق التقليدية، والتي تتطلب دائمًا استخدام طاقة عالية. وأتاح هذا البحث إمكانيات لتصميم مواد مسامية للفصل الفعال بين هذه المواد الكيميائية بمدخلات منخفضة الطاقة، بالإضافة إلى إزالة الملوثات الأخرى من الهواء.

المصدر: https://phys.org

ترجمة: عبير عبدالله الحقبي

مراجعة وتدقيق: زينب محمد