Reovett saab puhastada antibiootikumidest kasutades aerogeele
Tallinna Tehnikaülikooli teadlaste välja töötatud meetod võimaldab reovett puhastada antibiootikumide jääkidest kasutades aerogeele.
Veebruari alguses ilmus mõjukas erialaajakirjas Chemical Engineering Journal Tallinna Tehnikaülikooli kahe uurimisrühma (nanopoorsete materjalide ja keskkonnatehnoloogia) koostööna artikkel „Metal-doped organic aerogels for photocatalytic degradation of trimethoprim“ (Metallidega rikastatud orgaaniliste aerogeelide kasutamine trimethoprimi fotokatalüütiliseks lagundamiseks).
Nanopoorsete materjalide uurimisrühma liider, Tallinna Tehnikaülikooli juhtivteadur Mihkel Koel on keemikuna oma uurimisfookuse suunanud eelkõige jäätmevabale keemiale, ehk rohelise keemia põhimõtete rakendamisele. Ka äsja ilmunud artikkel on seotud uute ja tõhusamate meetodite arendamisega meie elukeskkonna parendamiseks.
Mihkel Koeli sõnul on tänapäeva materjaliteaduses jätkuvalt rakenduslikus huviorbiidis just ekstreemsete omadustega materjalide loomine ning nende kasutamine. Selliste materjalide hulka kuuluvad ka aerogeelid, mille arendamisega tegeleb TTÜ uurimisrühm. Aerogeelid on ülimalt poorsed ja sellest tulenevalt väikese tiheduse ning erilise soojus- ja elektrijuhtivusega materjalid. Uued materjalid pakuvad ka uudseid ja tõhusaid rakendusi tehnoloogias.
Aerogeele saab toota põlevkivi töötlemisel tekkivatest fenoolidest
Ajakirjas Chemical Engineering Journal avaldatud artiklis on fookus eelkõige orgaanilistel aerogeelidel, mille tootmiseks kasutatakse Eesti põlevkivi töötlemisel saadavaid fenoolseid ühendeid, ehk siis just kohalikku tooret. Geelist aerogeeli loomiseks kasutatakse suure poorsuse saavutamiseks ülekriitilist ekstraktsiooni süsihappegaasiga. Selle protsessi käigus asendatakse vedelik gaasiga, mille tulemusena tekibki aerogeel – väga kerge ja poorse struktuuriga materjal.
„Ülioluline on fakt, et aerogeele saadakse just kohalikust toorainest, ehk Eesti põlevkivi fenoolidest“, sõnas Koel. Tänu Eesti tooraine ühendite eripärale toimub reaktsioon kiiresti ja toatemperatuuril. Varem eeldas aerogeeli valmimine 100-kraadilist kuumutamisprotsessi pikema aja jooksul. Saadud aerogeelidesse metallide lisamisel saab tulemuseks aga suurepärase katalüsaatorikandja, mida saaks kasutada näiteks reovee puhastamisel.
Mihkel Koeli sõnul saab väga uudseks ja üllatavaks tulemuseks pidada teadmisi metallidega (Fe, Cu, Co ja Ni) rikastatud orgaaniliste aerogeelide käitumisest fotokatalüsaatoritena. Kõige paremad tulemused saadi nikli (Ni) lisamisel. Tänu suurele poorsusele ja eripinnale on aerogeelid tuntud oma suurepäraste adsorbeerivate omaduste poolest, mis on eriti oluline ka katalüsaatorina toimimisel.
Artiklis analüüsiti ainete fotokatalüütilist lagundamist reovees. Selgus, et seda meetodit saab edukalt kasutada näiteks reovee puhastamiseks neeruravis kasutatava antibiootikumi trimethoprim jääkidest. Senini on olnud reovee puhastamine ravimijääkidest ülimalt keeruline ja ebatõhus. Ravimijäägid jäävad reoveesettesse ja jõuavad sealtkaudu sageli kompostiga mulda ning edasi taimedesse ja loomadesse.
Mihkel Koel lisas, et nanopoorsete materjalide uurimisrühmas tegeldakse veel räni- ja tselluloosi aerogeelidega, samuti orgaanilise aerogeeli pürolüüsimisel (kuumutamisel 700–800 kraadini ilma õhu juurdepääsuta) saadava süsiaerogeeliga. Süsiaerogeelile omakorda metallide lisamisel saadav materjal on aga parimate omadustega katalüsaator elektrolüütiliste reaktsioonide läbiviimiseks. Koostöös TÜ keemiainstituudi teadlase Kaido Tammeveski uurimisrühmaga on tulevikuks seatud eesmärk selle abil täiustada madalatemperatuurseid kütuseelemente.
Allikas: Tallinna Tehnikaülikool
Foto: Martin Lopez / Pexels
