Filter mpya ya maji inaweza kuondoa ions za metali nzito na vitu vyenye mionzi katika kupita moja tu.
Utando wa kichungi ni mseto wa vifaa viwili vya bei ya chini: nyuzi za protini za whey na mkaa ulioamilishwa. Teknolojia rahisi inashinda hasara kadhaa za njia zilizopo, ambazo kawaida ni ghali na zinaweza kuondoa tu kipengee fulani au kuwa na uwezo mdogo wa kichujio.
"Mradi huo ni moja ya mambo muhimu ambayo ningeweza kufanya," anasema Raffaele Mezzenga, profesa wa chakula na vifaa laini huko ETH Zurich. Yeye na mwenzake Sreenath Bolisetty wanaelezea teknolojia katika jarida hilo Hali ya Nanoteknolojia.
Katika moyo wa mfumo wa uchujaji ni aina mpya ya utando mseto ulioundwa na mkaa ulioamilishwa na nyuzi ngumu na ngumu za protini za Whey. Vipengele viwili ni vya bei rahisi na rahisi kutengeneza.
Protini za whey zimepunguzwa, ambayo husababisha kunyoosha, na mwishowe hukutana kwa njia ya nyuzi za amyloid. Pamoja na kaboni iliyoamilishwa, nyuzi hizi hutumiwa kwa nyenzo inayofaa ya mkatetaka, kama karatasi ya kichungi cha selulosi. Yaliyomo ya kaboni ni asilimia 98, na asilimia 2 tu imeundwa na protini.
Huokoa dhahabu ya thamani
Utando huu wa mseto hunyonya metali nzito anuwai kwa njia isiyo maalum, pamoja na vitu vinavyohusika kiwandani, kama vile risasi, zebaki, dhahabu, na palladium. Walakini, pia inachukua vitu vyenye mionzi, kama uranium au fosforasi-32, ambayo ni muhimu katika taka za nyuklia au tiba zingine za saratani, mtawaliwa.
Utando pia huondoa sianidi zenye madini yenye sumu kutoka kwa maji. Darasa hili la vifaa ni pamoja na cyanide ya dhahabu, ambayo hutumiwa kawaida katika tasnia ya elektroniki kutoa nyimbo za kondakta kwenye bodi za mzunguko.
Utando hutoa njia rahisi ya kuchuja na kupona dhahabu, kwa hivyo mfumo wa kichujio unaweza siku moja kuchukua jukumu muhimu katika kuchakata dhahabu pia.
"Faida inayotokana na dhahabu iliyopatikana ni zaidi ya mara 200 ya gharama ya utando mseto," anasema Mezzenga.
Jinsi inavyofanya kazi
Mchakato wa uchujaji ni rahisi sana: Maji machafu hutolewa kupitia utando na utupu.
"Utupu wenye nguvu ya kutosha ungeweza kutengenezwa na pampu rahisi ya mkono," anasema Mezzenga, "ambayo ingeruhusu mfumo kuendeshwa bila umeme."
Mfumo huo hauwezi kuharibika sana, na kuifanya iwe na gharama kubwa kuweka faili nyingi za maji.
Vitu vyenye sumu vinapochorwa kupitia kichujio, "hushikilia" hasa kwenye nyuzi za protini, ambazo zina tovuti nyingi za kujifunga ambazo ioni za chuma zinaweza kutia nanga. Walakini, eneo kubwa la mkaa ulioamilishwa pia linaweza kunyonya sumu nyingi, ambayo huchelewesha kueneza kwa utando.
Kwa kuongezea, nyuzi za protini hupa nguvu ya mitambo kwa utando na kwa joto kali huruhusu ioni zilizonaswa kubadilishwa kwa kemikali kuwa nanoparticles muhimu za metali.
Uwezo wa juu sana
Mezzenga anafurahi juu ya uwezo wa kichungi cha utando mseto. Kwa vipimo na kloridi ya zebaki, kwa mfano, mkusanyiko wa zebaki kwenye filtrate ulianguka kwa zaidi ya asilimia 99.5.
Ufanisi ulikuwa wa juu zaidi na kiwanja chenye sumu ya potasiamu ya dhahabu ya potasiamu, ambapo asilimia 99.98 ya kiwanja kilifungwa kwenye utando, au na chumvi za risasi, ambapo ufanisi ulikuwa mkubwa kuliko asilimia 99.97. Na urani yenye mionzi, asilimia 99.4 ya mkusanyiko wa asili ilikuwa imefungwa wakati wa uchujaji.
"Tulipata maadili haya ya juu kwa kupitisha moja tu," anasema Bolisetty.
Hata juu ya kupita nyingi, utando mseto huchuja vitu vyenye sumu na kiwango cha juu cha kuegemea. Ingawa mkusanyiko wa zebaki kwenye filtrate iliongezeka kwa kiwango cha 10 kutoka 0.4 ppm (sehemu kwa mamilioni) hadi 4.2 ppm baada ya kupita 10, idadi ya protini iliyotumiwa ilikuwa chini sana.
Ili kuchuja nusu lita ya maji machafu, watafiti walitumia utando wenye uzito wa gramu 10 tu, ambayo asilimia 7 kwa uzani ilikuwa na nyuzi za protini.
"Kilo moja ya protini ya Whey ingetosha kusafisha lita 90,000 za maji," anasema Mezzenga.
Hii inaonyesha kuwa ufanisi unaweza kuongezeka kwa kuongeza yaliyomo kwenye proteni kwenye membrane, anaongeza, akisisitiza kubadilika kwa njia hii mpya.
Mezzenga, ambaye ana hati miliki ya teknolojia, ana imani kuwa kichujio kitaingia sokoni.
"Kuna maombi mengi ya hiyo, na maji ni moja wapo ya shida kubwa tunayokabiliana nayo leo," anaongeza.
chanzo: ETH Zurich
Kurasa Kitabu:
at InnerSelf Market na Amazon