Bilim adamları, bitki atıklarından elde edilen proteinleri kullanarak ağır metal suyunu dezenfekte ediyor

Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi’ndeki (NTU Singapur) bilim adamları, ETH Zürih, İsviçre (ETHZ) ile işbirliği içinde, ağır metalleri kirlenmiş sudan filtreleyebilen bitkisel yağ üretiminin atık yan ürünlerinden yapılmış bir zar oluşturdular.

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu ve Biyolojik Bilimler Okulu’ndan Profesör Ali Miserez ve ETHZ Sağlık Bilimi ve Teknolojisi Bölümü’nde NTU Misafir Profesörü Raffaele Mazenga liderliğindeki araştırma ekibi, proteinlerin yan ürünlerden elde edildiğini buldu. . Fıstık veya ayçiçek yağı üretimi, ağır metal iyonlarını çok etkili bir şekilde çekebilir.

Testlerde, adsorpsiyon adı verilen bu çekim sürecinin, kirlenmiş suyu uluslararası içme standartlarını karşılayan bir ölçüde arıtabildiğini gösterdiler.

Araştırmacıların zarı, ağır metalleri sudan arındırmanın ucuz, düşük güçlü, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir bir yolu olma potansiyeline sahiptir.

Prof. Miserez şunları söyledi: “Su kirliliği dünyanın birçok yerinde önemli bir küresel sorun olmaya devam ediyor. Ağır metaller, insan vücudunda birikebilen, kansere ve mutajenik hastalıklara neden olan büyük bir su kirletici grubunu temsil ediyor. Bunları ortadan kaldırmak için mevcut teknikler enerji- yoğundur, çalışması için güç gerektirir veya filtrelediklerinde oldukça seçicidir.”

“Protein bazlı membranlarımız yeşil ve sürdürülebilir bir süreçle üretiliyor ve çalışmak için çok az güç gerektiriyor veya hiç güç gerektirmiyor, bu da onları dünya çapında ve özellikle az gelişmiş ülkelerde kullanıma uygun hale getiriyor. Uygulanabilir hale getirildi. Çalışmamız ağır metali nerede kullanıyor? bir müzik türü olarak ve içme suyunda kirletici değil” dedi.

Ekibin araştırma bulguları. yayınlandı kimya mühendisliği dergisi Nisan içinde. Su güvenliğini sağlamaya yönelik araştırma odağı, NTU 2025 stratejik planı ve üniversitenin insanlığın çevre üzerindeki etkisini azaltma hedefi ile uyumludur.

bitkisel yağlı tohum küspesini su filtresine dönüştürmek

Ticari ev tipi bitkisel yağların üretimi, yağlı tohum küspesi adı verilen atık bir yan ürün üretir. Bunlar, ham bitkiden yağ çıkarıldıktan sonra kalan protein açısından zengin kalıntılardır.

NTU liderliğindeki araştırma ekibi, iki yaygın bitkisel yağdan, ayçiçeği ve fıstık yağından yağlı tohum küspesi kullandı. Ekip, yağlı tohum küspesinden proteinleri çıkardıktan sonra, onları sıkıca sarılmış proteinlerden yapılmış ip benzeri yapılar olan nano boyutlu protein amiloid fibrillerine dönüştürdü. Bu protein filamentleri ağır metallere doğru çekilir ve moleküler bir elek gibi hareket ederek ağır metal iyonlarını geçerken yakalar.

Bir kilogram yağlı tohum yiyerek yaklaşık 160 gram protein üretilir.

Makalenin ilk yazarı, NTU Doktora öğrencisi Bay Soon Wei Long şunları söyledi: “Protein açısından zengin ayçiçeği ve yer fıstığı unu, proteinlerin çıkarılabildiği, izole edilebildiği ve ağır metal amiloid için işlevselleştirilebildiği düşük maliyetli hammaddelerdir. fibriller. Uzaklaştırma. Bu, ayçiçeği ve yer fıstığı proteinlerinden amiloid liflerinin ilk kez elde edilmesidir.”

Araştırmacılar, hibrit bir zar oluşturmak için ekstrakte edilen amiloid lifleri aktif karbonla (yaygın olarak kullanılan bir filtrasyon malzemesi) birleştirdi. Membranlarını üç yaygın ağır metal kirleticisi üzerinde test ettiler: platin, krom ve kurşun.

Kirlenmiş su zardan akarken, ağır metal iyonları amiloid liflerinin yüzeyine yapışır – adsorpsiyon adı verilen bir süreç. Amiloid fibrillerin yüksek yüzey-hacim oranı, onları büyük miktarda ağır metalleri adsorbe etmede verimli kılar.

Ekip, zarlarının ağır metallerin yüzde 99,89’unu filtrelediğini buldu. Test edilen üç metalden filtre, kurşun ve platin için en etkili olanıydı ve bunu krom izledi.

“Filtre, her türlü ağır metalin yanı sıra tüketici ve endüstriyel kullanım için kullanılan kimyasallar olan PFAS (perfloroalkil ve polifloroalkil maddeler) gibi organik kirleticileri filtrelemek için kullanılabilir. Geniş bir ürün yelpazesi kullanılmıştır. ” dedi Prof. “Amiloid fibrilleri, suyun geçmesine izin verirken ağır metal parçacıklarını aralarında tutan ve sandviçleyen amino asit bağlarına sahiptir.”

Araştırmacılar, kirlenmiş sudaki ağır metal konsantrasyonunun, zarın filtreleyebileceği su miktarını belirleyeceğini söylüyor. Ayçiçeği proteini amiloidinden yapılan hibrit bir zar, içme suyunda milyarda 400 parça (ppb) kurşunla kirlenmiş olimpik bir yüzme havuzunun eşdeğerini filtrelemek için yalnızca 16 kilogram protein gerektirir.

Bay Soon, “Süreç, basitliği ve kimyasal reaktiflerin minimum kullanımı nedeniyle, sürdürülebilir ve düşük maliyetli su arıtma teknolojilerine işaret ederek kolayca ölçeklenebilir” dedi. “Bu, daha ileri uygulamalar için atık akışlarını yeniden işlememize ve zenginleştirme teknolojilerinde çeşitli endüstriyel gıda atıklarından tam olarak yararlanmamıza olanak tanıyor.

Sıkışmış metaller ayrıca çıkarılabilir ve daha fazla geri dönüştürülebilir. Filtrelemeden sonra metalleri hapsetmek için kullanılan membran kolayca yanarak metalleri geride bırakabilir.

“Kurşun veya cıva gibi metaller zehirlidir ve güvenli bir şekilde atılabilirken, platin gibi diğer metaller elektronik ve diğer hassas cihazların yapımında değerli uygulamalara sahiptir” dedi.

“33.000 ABD Doları/kg’a mal olan değerli platinin geri kazanılması sadece 32 kg protein gerektirirken, yaklaşık 60.000 ABD Doları/kg’a mal olan altın sadece 16 kg protein gerektirir. Bu proteinlerin endüstriyel atıklardan elde edildiği düşünülürse. Değerler 1 ABD Doları/kg’dan daha az ise, büyük maliyet avantajları vardır.”

Sürekli, düşük güçlü filtreleme

Makalenin ortak yazarı Profesör Raphael Mazenga, daha önce 2016 yılında inek sütünden elde edilen peynir altı suyu proteininin benzer metal çekici özelliklere sahip olduğunu keşfetti.

Araştırmacılar, bitkisel yağlı tohum küspesinin proteininin de benzer özelliklere sahip olabileceğini fark ettiler. Deneyleri, bu proteinlerin sadece etkili olmadığını, aynı zamanda daha ucuz ve daha sürdürülebilir olduğunu gösterdi çünkü aksi takdirde atılacak veya hayvan yemi olarak kullanılacak atıkları kullandı.

Araştırmacılar, bir başka büyük avantajın da, elektrik gerektiren ters ozmoz gibi diğer yöntemlerin aksine, bu filtrasyonun çok az enerji gerektirmesi veya hiç enerji gerektirmemesi olduğunu söylüyor.

Prof Mezenga, “Zarlarımızla, işin çoğunu veya tamamını yerçekimi yapıyor” dedi. “Bu düşük güçlü filtreleme yöntemi, elektriğe ve elektriğe sınırlı erişimin olabileceği alanlarda çok faydalı olabilir.

Araştırmacılar şu anda ETH Zürih’in Avrupa merkezli su filtreleme şirketi BlueAct ile membranlarının ticari uygulamalarını araştırıyorlar.

Leave a Comment

Your email address will not be published.