Nyt materiale kan opfange giftige forurenende stoffer fra luften

Forskere ved University of Limerick har udviklet et nyt materiale, der har evnen til at opfange giftige kemikalier fra luften.

Materialet er i stand til at opfange spormængder af benzen, et giftigt forurenende stof, fra luften og bruger afgørende mindre energi end eksisterende materialer til at gøre det, ifølge forskerne.

Det svampelignende porøse materiale kan revolutionere søgen efter ren luft og have en væsentlig indflydelse i kampen mod klimaændringer, mener forskerne.

Professor Michael Zaworotko, Bernal Chair of Crystal Engineering and Science Foundation of Ireland Research Professor ved University of Limericks Bernal Institute, og kolleger udviklede det nye materiale med resultater rapporteret i Nature Materials .

Flygtige organiske forbindelser (VOC'er) inklusive benzen er en klasse af giftige forurenende stoffer, der forårsager alvorlige miljø- og sundhedsproblemer. At udvikle teknologier til at fjerne benzen fra luft i sporkoncentrationer og gøre det med et lavt energifodaftryk er begge udfordringer, som ikke er blevet overvundet indtil nu.

"En familie af porøse materialer - som svamp - er blevet udviklet til at fange benzendamp fra forurenet luft og producere en ren luftstrøm i lang arbejdstid," forklarede professor Zaworotko.

"Disse materialer kunne let regenereres under mild opvarmning, hvilket gør dem til kandidater til luftrensning og miljøsanering.

"Vores materialer kan klare sig meget bedre i både følsomhed og arbejdstid end traditionelle materialer."

Professor Zaworotko og Dr. Xiang-Jing Kong fra Institut for Kemiske Videnskaber ved UL udviklede sammen med kolleger fra førende universiteter i Kina det nye porøse materiale, som har så stærk affinitet til benzen, at det fanger det giftige kemikalie, selv når det er til stede ved kun 1 del ud af 100.000.

Dette materiale ligner schweizerost, fordi det er fyldt med huller, og det er disse huller, der tiltrækker benzenmolekylerne, ifølge forskerne.

Med hensyn til energi, fordi indfangningsprocessen er baseret på fysisk snarere end kemisk binding, er energifodaftrykket ved indfangning og frigivelse meget lavere end tidligere generationer af materialer.

"Det er svært at bryde gasblandinger op. Dette gælder især for de mindre komponenter, der omfatter luft, som omfatter kuldioxid og vand. Egenskaberne ved vores nye materiale viser, at det ikke længere er svært at bryde op for benzen," forklarede Professor Zaworotko.

Tidligere arbejde fra professor Zaworotkos laboratorium resulterede i førende materialer til kulstoffangst og vandhøst. Vandopsamlingsmaterialet har så gunstige egenskaber til at opfange og frigive vand fra atmosfæren, som allerede bruges i affugtningssystemer.

Dr. Xiang-Jing Kong forklarede:"Baseret på smart design klarer vores materialer sig godt i at løse udfordringer af både teknisk og social relevans, såsom fjernelse af sporbenzen fra luften. Dette er svært for konventionelle materialer og fremhæver således charmen ved porøst materialer."

Samlet set tyder disse resultater på, at en ny generation af skræddersyede porøse materialer af den type, der er opfundet ved UL, kan muliggøre en generel tilgang til indfangning af giftige kemikalier fra luft.

"Aromatiske isomerer er svære at adskille i deres blandinger med traditionelle metoder, som altid er energikrævende," forklarede Dr. Xiang-Jing Kong.

"Denne forskning åbnede muligheder for at designe porøse materialer til effektiv adskillelse af disse kemikalier med lavt energiinput samt fjernelse af andre sporforurenende stoffer fra luften." + Udforsk yderligere

Nyt materiale opfanger kuldioxid