Fjernelse af giftigt kviksølv fra forurenet vand

Vand forurenet med kviksølv og andre giftige tungmetaller er en væsentlig årsag til miljøskader og sundhedsproblemer på verdensplan. Nu, forskere fra Chalmers Tekniske Universitet, Sverige, præsentere en helt ny måde at rense forurenet vand gennem en elektrokemisk proces. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Naturkommunikation .

"Vores resultater har virkelig overgået de forventninger, vi havde, da vi startede med teknikken, " siger forskningslederen Björn Wickman, fra Chalmers Fysisk Institut. "Vores nye metode gør det muligt at reducere kviksølvindholdet i en væske med mere end 99 procent. Dette kan bringe vandet et godt stykke inden for marginerne for sikkert konsum."

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen (WHO) kviksølv er et af de mest skadelige stoffer for menneskers sundhed. Det kan påvirke nervesystemet, udvikling af hjernen, og mere. Det er særligt skadeligt for børn og kan også overføres fra en mor til et barn under graviditeten. Desuden, kviksølv spredes meget let gennem naturen, og kan komme ind i fødekæden. Ferskvandsfisk, for eksempel, indeholder ofte høje niveauer af kviksølv.

I de sidste to år har Björn Wickman og Cristian Tunsu, forsker ved Institut for Kemi og Kemiteknik på Chalmers, har undersøgt en elektrokemisk proces til rensning af kviksølv fra vand. Deres metode virker ved at udvinde tungmetalionerne fra vand ved at tilskynde dem til at danne en legering med et andet metal.

"I dag, renser det lave væk, dog skadeligt, niveauer af kviksølv fra store mængder vand er en stor udfordring. Industrier har brug for bedre metoder til at reducere risikoen for, at kviksølv frigives i naturen, " siger Björn Wickman.

Deres nye metode involverer en metalplade - en elektrode - der binder specifikke tungmetaller til den. Elektroden er lavet af ædelmetal platin, og gennem en elektrokemisk proces trækker den det giftige kviksølv ud af vandet for at danne en legering af de to. På denne måde vandet renses for kviksølvforureningen. Legeringen dannet af de to metaller er meget stabil, så der er ingen risiko for, at kviksølvet kommer tilbage i vandet.

"En legering af denne type er blevet lavet før, men med et helt andet formål i tankerne. Det er første gang, teknikken med elektrokemisk legering er blevet brugt til dekontamineringsformål, " siger Cristian Tunsu.

En styrke ved den nye renseteknik er, at elektroden har en meget høj kapacitet. Hvert platinatom kan binde med fire kviksølvatomer. Desuden, kviksølvatomerne binder sig ikke kun på overfladen, men trænger også dybere ind i materialet, skabe tykke lag. Det betyder, at elektroden kan bruges i lang tid. Efter brug, den kan tømmes på en kontrolleret måde. Derved, elektroden kan genbruges, og kviksølvet bortskaffes på en sikker måde. En yderligere positiv for denne proces er, at den er meget energieffektiv.

"En anden stor ting ved vores teknik er, at den er meget selektiv. Selvom der kan være mange forskellige typer stoffer i vandet, det fjerner bare kviksølvet. Derfor, elektroden spilder ikke kapacitet ved unødigt at fjerne andre stoffer fra vandet, " siger Björn Wickman.

Der søges patent på den nye metode, og for at kommercialisere opdagelsen, det nye selskab Atium er blevet oprettet. Den nye innovation er allerede blevet tildelt en række priser og priser, både i Sverige og internationalt. Forskningen og kollegerne i virksomheden har også haft stor respons fra industrien.

"Vi har allerede haft positive interaktioner med en række interesserede parter, som gerne vil teste metoden. Lige nu, vi arbejder på en prototype, som kan testes uden for laboratoriet under virkelige forhold."

Potentielle anvendelser for den nye metode

Teknikken kunne bruges til at reducere mængden af ​​affald og øge renheden af ​​affald og procesvand i den kemiske industri og mineindustrien, og i metalproduktion. Det kan bidrage til bedre miljørensning af steder med forurenet jord og vandkilder.

Det kan endda bruges til at rense drikkevand i hårdt ramte miljøer, fordi takket være det lave energiforbrug, den kan drives fuldstændig af solceller. Derfor, det kan udvikles til en mobil og genanvendelig vandrensningsteknologi.

Mere om tungmetaller i vores miljø

Tungmetaller i vandkilder skaber enorme miljøproblemer og påvirker sundheden for millioner af mennesker rundt om i verden. Tungmetaller er giftige for alle levende organismer i fødekæden. Ifølge WHO, kviksølv er et af de farligste stoffer for menneskers sundhed, påvirker vores nervesystem, hjernens udvikling og meget mere. Stoffet er især farligt for børn og ufødte babyer.

I dag er der strenge regler for håndtering af giftige tungmetaller for at hindre deres spredning i naturen. Men der er mange steder i verden, som allerede er forurenede, og de kan transporteres i regn eller i luften. Dette resulterer i visse miljøer, hvor tungmetaller kan blive rigelige, for eksempel fisk i ferskvandskilder.

I industrier, hvor tungmetaller anvendes, der er behov for bedre metoder til genbrug, rensning og dekontaminering af det berørte vand.