علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
This hydrogel tablet can purify a liter of river water in an hour
(University of Texas at Austin – مقدمة من جامعة تكساس في أوستن)
ملخص المقالة:
ابتكر فريق من العلماء والمهندسون في جامعة تكساس في أوستن قرصا هلاميا مائيا (هيدروجيل) يمكنه تنقية لتر من المياه الملوثة بسرعة وبدون حاجة الى طاقة، وجعله مناسبا للشرب في غضون ساعة أو أقل، ولا ينتج عن العملية منتجات ثانوية ضارة. ويمكن أن يُحْدِث هذا القرص فرقا كبيرا في التخفيف من ندرة المياه العالمية. ويعمل الفريق على تحسين الهلاميات المائية عن طريق زيادة الأنواع المختلفة من مسببات الأمراض والفيروسات في الماء التي يمكنها تحييدها، والفريق أيضا بصدد تسويق العديد من النماذج الأولية.
( المقالة )
وفقا لبعض التقديرات، فإن ما يصل إلى ثلث سكان العالم لا يحصلون على مياه الشرب النظيفة، ويمكن أن يعيش نصف السكان في مناطق تعاني من الإجهاد المائي بحلول عام 2025. ويمكن أن يؤدي إيجاد حل لهذه المشكلة إلى إنقاذ وتحسين حياة الملايين من الناس، وهي أولوية عالية بين العلماء والمهندسين في جميع أنحاء العالم.
وقد ابتكر العلماء والمهندسون في جامعة تكساس في أوستن قرصا هلاميا مائيا (هيدروجيل) [١] يمكنه تنقية المياه الملوثة بسرعة. ويمكن لقرص واحد تطهير لتر من مياه النهر وجعله مناسبا للشرب في غضون ساعة أو أقل.
وقال غيهوا يو، الأستاذ المشارك في قسم ووكر للهندسة الميكانيكية في كلية كوكريل للهندسة ومعهد تكساس للمواد: “يمكن أن يُحْدِث هلام مائي متعدد الوظائف فرقا كبيرا في التخفيف من ندرة المياه العالمية لأنه سهل الاستخدام وعالي الكفاءة ويمكن أن يكون قابلا للتطوير حتى الإنتاج الضخم”.
وقد نشر الروفيسور يو وفريقه مؤخرا النتائج التي توصلوا إليها في مجلة “المواد المتقدمة” (Advanced Materials).
إن الطريقة الأساسية لتنقية المياه اليوم هي غليها أو بسترتها. ولكن هذا يتطلب طاقة، بالإضافة إلى الكثير من الوقت والعمل. وهذا ليس عمليا للناس في أجزاء من العالم بدون الموارد اللازمة لهذه العمليات.
وتُوَلِّد الهلاميات المائية الخاصة بيروكسيد الهيدروجين لتحييد البكتيريا بمعدل كفاءة يزيد عن 99.999٪. ويعمل بيروكسيد الهيدروجين مع جزيئات الكربون المُنَشَّط لمهاجمة مكونات الخلايا الأساسية للبكتيريا وتعطيل عملية التمثيل الغذائي. ولا تتطلب العملية طاقة ولا تخلق منتجات ثانوية ضارة. ويمكن إزالة الهلاميات المائية بسهولة، ولا تترك أي بقايا.
وبالإضافة إلى تنقية المياه من تلقاء نفسها، يمكن للهلاميات المائية أيضا تحسين العملية التي كانت موجودة منذ آلاف السنين – التقطير الشمسي، واستخدام أشعة الشمس لفصل المياه عن الملوثات الضارة عن طريق التبخير.
وغالبا ما تواجه أنظمة التقطير الشمسي مشكلات تتعلق بالتلوث الحيوي، وتعني تراكم الكائنات الحية الدقيقة على المعدات التي تسبب عطلها. ويمكن أن تمنع الهلاميات المائية القاتلة للبكتيريا حدوث ذلك.
وقال البروفيسور كيث جونستون، الأستاذ في قسم ماكيتا للهندسة الكيميائية، الذي شارك في قيادة المشروع: “اكتشف يوهونغ قوو، طالب الدراسات العليا شديد اليقظة، هذه الهلاميات المائية بشكل غير متوقع أثناء القيام بشيء آخر، وهو تنقية المياه بأشعة الشمس”.
ويعمل الفريق على تحسين الهلاميات المائية عن طريق زيادة الأنواع المختلفة من مسببات الأمراض والفيروسات في الماء التي يمكنها تحييدها. والفريق أيضا بصدد تسويق العديد من النماذج الأولية. ويقول الباحثون إن توسيع نطاق الهلاميات المائية سيكون بسيطا، فالمواد اللازمة لصنعها غير مكلفة، وعمليات التوليف بسيطة وتبقى على هذا النحو على نطاق واسع. ويمكنهم التحكم بسهولة في شكل وحجم الهلاميات المائية، مما يجعلها مرنة لأنواع مختلفة من الاستخدامات.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://phys.org/news/2021-10-hydrogel-tablet-purify-liter-river.html
لمزيد من المعلومات: يوهونغ غوو وآخرون، Molecular Engineering of Hydrogels for Rapid Water Disinfection and Sustainable Solar Vapor Generation, Advanced Materials (2021). DOI: 10.1002/adma.202102994
الهوامش:
[١] الهلام المائي (الهيدروجيل) هو بوليمر متشابك لا يذوب في الماء. إنها شديدة الامتصاص ولكنها تحافظ على هياكل محددة جيدا. تدعم هذه الخصائص العديد من التطبيقات، خاصة في المجال الطبي الحيوي. العديد من الهلاميات المائية اصطناعية، ولكن بعضها مشتق من الطبيعة. تمت صياغة مصطلح “هيدروجيل” في عام 1894.