علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Pollution Solution: New Device Can Capture 99.9% of Microplastics in Water Using Wood Dust
(UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA (UBC) – بواسطة: جامعة كولومبيا البريطانية (كندا))
ملخص المقالة:
يقوم معهد المنتجات الحيوية بجامعة كولومبيا البريطانية بتطوير مرشح نباتي (بايو كاب) يمكنه التقاط ما يقرب من 99.9٪ من جزيئات البلاستيك الدقيقة الموجودة في الماء، والتي تنشأ من تدهور السلع الاستهلاكية والنفايات الصناعية، مما يوفر حلاً قابلاً للتطوير ومستدامًا للتلوث البلاستيكي الدقيق. وعلى عكس المرشحات البلاستيكية، لا يساهم هذا المرشح، في المزيد من التلوث لأنه يستخدم مواد متجددة وقابلة للتحلل: أحماض التانيك من النباتات واللحاء والخشب وأوراق الشجر ونشارة الخشب – وهو منتج ثانوي للغابات متاح ومتجدد على نطاق واسع. ويعتقد الباحثون أنه يمكن توسيع نطاق هذه التقنية بتكلفة معقولة على الرغم من أنها لا تزال في مرحلتها التجريبية.
( المقالة )
يقوم معهد المنتجات الحيوية (بايو برودكتس BioProducts) التابع لجامعة كولومبيا البريطانية بتطوير مرشح نباتي، “بايو كاب bioCap”، يمكنه التقاط ما يقرب من 99.9٪ من جزيئات البلاستيك الدقيقة الموجودة في الماء، مما يوفر حلاً قابلاً للتطوير ومستدامًا للتلوث البلاستيكي الدقيق.
هل يمكن للنباتات أن تقدم حلاً للتهديد الذي يلوح في الأفق بسبب التلوث البلاستيكي الدقيق؟ وجد العلماء في معهد المنتجات الحيوية التابع لجامعة كولومبيا البريطانية أنه إذا قمت بإضافة العفص[1] – وهي مركبات نباتية طبيعية تجعل فمك يتجعد إذا قضمت فاكهة غير ناضجة – إلى طبقة من غبار الخشب، فيمكنك إنشاء مرشح يحبس جميع جزيئات البلاستيك الدقيقة الموجودة في الماء تقريبًا.
وعلى الرغم من أن هذه التقنية لا تزال في مرحلتها التجريبية، إلا أن الباحثين يعتقدون أنه يمكن توسيع نطاقها بتكلفة معقولة وبكفاءة، في ظل وجود المتعاون الصناعي المناسب.
تحدي المواد البلاستيكية الدقيقة
المواد البلاستيكية الدقيقة هي شظايا صغيرة من البلاستيك تنشأ من تدهور السلع الاستهلاكية والنفايات الصناعية. ويقول المدير العلمي لمعهد المنتجات الحيوية ورئيس كرسي أبحاث التميز الكندي في المنتجات الحيوية للغابات، البروفيسور أورلاندو روخاس، إن إبقائها بعيدًا عن إمدادات المياه يمثل تحديًا كبيرًا.
وأشار إلى إحدى الدراسات التي وجدت أن جميع مياه الصنبور تقريبًا ملوثة بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة، وأبحاث أخرى تقول إن أكثر من 10 مليارات طن من النفايات البلاستيكية التي تتم إدارتها بشكل سيء ستنتشر في البيئة بحلول عام 2025.
“معظم الحلول المقترحة حتى الآن مكلفة أو يصعب توسيع نطاقها. نحن نقترح حلاً يمكن تقليصه للاستخدام المنزلي أو توسيع نطاقه ليشمل أنظمة المعالجة البلدية. لا يساهم مرشحنا، على عكس المرشحات البلاستيكية، في المزيد من التلوث لأنه يستخدم مواد متجددة وقابلة للتحلل: أحماض التانيك من النباتات واللحاء والخشب وأوراق الشجر ونشارة الخشب – وهو منتج ثانوي للغابات متاح ومتجدد على نطاق واسع”، قال البروفيسور روخاس.
الفعالية عبر أنواع البلاستيك
في بحثهم، قام الفريق بتحليل الجسيمات الدقيقة المتساقطة من أكياس الشاي المستخدمة على نطاق واسع والمصنوعة من مادة البولي بروبيلين. ولاحظوا أن تقنيتهم، التي يطلق عليها اسم “بايو كاب” (bioCap)، التقطت ما بين 95.2% و 99.9% من جزيئات البلاستيك في الماء، اعتمادًا على نوع البلاستيك. وعند اختبارها على نماذج الفئران، ثبت أن هذه العملية تمنع تراكم المواد البلاستيكية الدقيقة في الأعضاء.
ويؤكد البروفيسور روخاس، الأستاذ في أقسام علوم الأخشاب والهندسة الكيميائية والحيوية والكيمياء بجامعة كولومبيا البريطانية، على أنه من الصعب التقاط جميع الأنواع المختلفة من المواد البلاستيكية الدقيقة في المحلول، لأنها تأتي بأحجام وأشكال وشحنات كهربائية مختلفة.
“هناك ألياف دقيقة من الملابس، وحبيبات دقيقة من المنظفات والصابون، ورغوة وكريات من الأواني والحاويات والتغليف. ومن خلال الاستفادة من التفاعلات الجزيئية المختلفة حول أحماض التانيك، تمكن حل “بايو كاب” الخاص بنا من إزالة جميع هذه الأنواع المختلفة من البلاستيك الدقيق تقريبًا”، يقول البروفيسور روخاس.
تعاون متعدد التخصصات نحو الاستدامة
تم تطوير طريقة جامعة كولومبيا البريطانية بالتعاون مع البروفيسور جونلينج غو، الأستاذ في مركز مواد الكتلة الحيوية والواجهات النانوية بجامعة سيتشوان في الصين. كما ساهم في هذا العمل مارينا ميلينغ، طالبة الدكتوراه في قسم الهندسة الكيميائية والحيوية بجامعة كولومبيا البريطانية، والدكتورة تيانيو غو، باحثة ما بعد الدكتوراه في معهد المنتجات الحيوية.
وقال البروفيسور روخاس: “تشكل المواد البلاستيكية الدقيقة تهديدًا متزايدًا للنظم البيئية المائية وصحة الإنسان، وتتطلب حلولًا مبتكرة. يسعدنا أن تعاون معهد المنتجات الحيوية متعدد التخصصات قد جعلنا أقرب إلى نهج مستدام لمكافحة التحديات التي تفرضها هذه الجزيئات البلاستيكية”.
*تمت الترجمة بتصرف
المرجع: “Flowthrough Capture of Microplastics through Polyphenol-Mediated Interfacial Interactions on Wood Sawdust” by Yu Wang, Mengyue Wang, Qin Wang, Taoyang Wang, Zhengming Zhou, Marina Mehling, Tianyu Guo, Hang Zou, Xiao Xiao, Yunxiang He, Xiaoling Wang, Orlando J. Rojas, Junling Guo, 6 June 2023, Advanced Materials. DOI: 10.1002/adma.202301531
المصدر:
الهوامش:
[1] في موقع المعاني الالكتروني (https://www.almaany.com/ar/dict/ar-ar/%D8%B9%D9%81%D8%B5/) معنى العَفْصُ: ثمرُ شجَرَةُ البَلُّوط؛ وهو دواءٌ قابِضٌ مجفّفٌ، وربَّما اتَّخَذُوا منْهُ حِبْرًا أَو صِبْغًا. والعفص (يشار إليه عادة بحمض التانيك) عبارة عن بوليفينول قابل للذوبان في الماء وموجود في العديد من الأطعمة النباتية. وهو مسؤول عن انخفاض تناول الأعلاف، ومعدل النمو، وكفاءة التغذية، وصافي الطاقة القابلة للاستقلاب، وهضم البروتين في حيوانات التجارب (المصدر: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9759559).