3D-materiale fundet til at nedbryde antidepressivt middel, der forurener vandområder verden over

En undersøgelse offentliggjort i Chemical Engineering Journal beskriver en strategi til at fremstille et materiale baseret på zinkoxid (ZnO), der er i stand til at nedbryde sertralin, et antidepressivt middel, der er blevet påvist, ligesom andre lægemidler, i grundvandet på verdensplan og betragtes som en ny forurening. Denne form for stof har visse fysisk-kemiske egenskaber, der hindrer fjernelse ved hjælp af konventionelle spildevandsbehandlingsmetoder.

Forskningen blev udført i Brasilien af ​​forskere ved Center for Development of Functional Materials (CDMF), Brazilian Agricultural Research Corporation (EMBRAPA), Federal University of Alfenas (UNIFIL) og Federal University of Paraíba (UFPB).

Strategien beskrevet i artiklen involverede det eksperimentelle design og mikrobølgeassisteret solvotermisk syntese (MASS) til fremstilling af hierarkiske 3D ZnO fotokatalysatorer, der er i stand til at nedbryde sertralin med et højeffektivt niveau på kun ti minutter.

Forskerne anvendte principal komponentanalyse (PCA), som hidtil kun er meget lidt brugt i materialesyntese, for at korrelere materialernes fysisk-kemiske og fotokatalytiske egenskaber med de undersøgte syntetiske forhold. Resultaterne viste, at kemometriske værktøjer giver fremragende resultater ved undersøgelse af syntetiske systemer, der genererer store mængder eksperimentelle data.

De prøver med størst potentiale for miljøsanering blev identificeret. Den fotokatalytiske aktivitet af 3D ZnO nedbryde effektivt et organisk farvestof og det nye forurenende stof sertralin i naturligt vand. Resultaterne bekræftede, at 3D ZnO absorberede lysenergi (ultraviolet A og C) for at fremme effektiv vandfotooxidation, hvilket producerer oxiderende arter, der nedbryder organiske forurenende stoffer.

Nedbrydningsevnen forblev høj i op til fem påføringscyklusser, idet krystalstrukturen, morfologien og andre egenskaber bevaredes, mens fytotoksicitetsassays viste, at biprodukter dannet i sertralin-nedbrydningsprocessen ikke var giftige for de testede organismer, hvilket bekræfter fotokatalysatorens sikkerhed for spildevand. behandling.

Undersøgelsesresultaterne var konkurrencedygtige med andre materialer rapporteret i litteraturen, hvilket viser, at materialerne opnået under fordelagtige syntetiske betingelser tilbyder en ægte vej til udvikling af nye teknologier til miljømæssig afhjælpning af nye forurenende stoffer i naturligt vand.

Ifølge Ailton Moreira, en forsker ved CDMF og tilsvarende forfatter til artiklen, forårsager ukorrekt bortskaffelse af lægemidler udbredt forurening, tilføjede han og bemærkede den aktuelle relevans af emnet i lyset af risiciene for menneskers sundhed og miljøet.

Valget af sertralin var signifikant, forklarede han, fordi antallet af undersøgelser, der involverer anvendelse af heterogen fotokatalyse til sertralin-nedbrydning, er meget begrænset, og forskernes gennemgang af litteraturen fandt ingen om brugen af ​​ZnO til dette formål.

De næste trin omfatter analyse af fotokatalysatorens ydeevne i rigtige spildevandsbehandlingssystemer for at se, om den nedbryder sertralin og andre nye forurenende stoffer individuelt eller i mere komplekse blandinger såsom hospitals- eller husspildevand, der behandles af rensningsanlæg. Disse og andre forskere planlægger at fokusere på et rensningsanlæg i Gavião Peixoto, São Paulo.

Flere oplysninger: Thales E.M. Silva et al., Hierarkisk struktur af 3D ZnO eksperimentelt designet til at opnå høj ydeevne i sertralin fotokatalyse i naturlige farvande, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.146235

Journaloplysninger: Chemical Engineering Journal

Leveret af FAPESP