Güneş ışığı ile sudaki bakterilerin %99.9’unu öldüren teknoloji

Çin’deki araştırmacılar, bakterileri sudan ayırmada yeni bir yöntem geliştirmiş. Bunun hem yüksek oranda verimli, hem de çevresel yönden güvenilir bulunduğunu söylüyorlar.

Takımın ürettiği ilk örnek, grafit karbon nitrid isminde olan iki boyutlu bir katmana, morötesi ışığın tutulmasıyla çalışıyor ve bir tek bir saat içinde 10 litre suyu arıtarak, mevcut olan neredeyse tüm zararı dokunan bakterileri öldürüyor.

Bu su temizleme yöntemi, fotokatalitik dezenfeksiyon olarak biliniyor ve genel anlamda; bilhassa çevre dostu olmayan klorlama yada ozon dezenfeksiyonu şeklinde mevcut su süzme sistemlerine karşı cazip bir seçenek olduğu söyleniyor (ve gayretle araştırılıyor).

Dünya’nın, iklim değişikliğinin ve su kıtlığının olduğu bir gelecekle karşı karşıya kalması; içme suyumuzu temizlemek amacıyla çevresel bir yöntem bulmayı son aşama mühim hale getiriyor.

Çalışmanın kıdemli yazarı Dan Wang, “Fotokatalitik dezenfeksiyon teknolojisinin gelecekte uygulanması, temiz su kıtlığını ve küresel enerji eksikliğini mühim oranda azaltabilir” diye izahat yapıyor.

Bu hızla gelişen teknolojinin emek verme şekli oldukça kolay. Çeşitli malzemeler, sularda fotokalizör olarak kullanılabiliyor; şu demek oluyor ki bunlar ışığı emiyor ve ışığın belirli dalgaboyları mevcut olduğu süre, suda gerçekleşen oksijen tepkimelerini hızlandırıyorlar (yada katalize ediyorlar). Bu tepkimeler, tepkili oksijen türleri (ROS) olarak malum ve mikroorganizmaları öldürme mevzusunda mükemmel olan moleküller oluşturuyor.

Bunun için kullanılabilecek bir sürü metalik hızlandırıcı bulunuyor fakat maalesef bunlar, suya metal kalıntıları bırakıyorlar. Hal böyleyken, nanotüpler ve grafen şeklinde metal olmayan hızlandırıcılar daha güvenli fakat metalik benzerleri kadar verimli değiller; bu işi tamamlamak için ihtiyaç duyulan kafi oranda ROS üretmiyorlar.

Şimdiyse, Pekin’deki Çin Bilimler Akademisi’nde ve Jiangsu’daki Yangzou Üniversitesi’nde çalışan araştırmacılar, nihayet uygulanabilir, verimli ve zehirli olmayan bir çözüm bulduklarını düşünüyorlar.

Kilit nokta; ışığı emmek ve bakteriyi öldürecek kadar ROS üretmek için ihtiyaç duyulan tüm özelliklere haiz, suni ve ultra ince bir araç-gereç. Grafit karbon nitrid; enerji depolama potansiyeli sebebiyle, senelerdir giderek artan bir halde dikkat çekti.

Araştırmacılar bir tek ışık kullanarak, bu malzemeden oluşan iki boyutlu katmanların, kirli suyu süratli bir halde saflaştırabildiğini bulmuşlar. Meydana getirilen ilk denemelerden birinde; 50 mililitrelik bir mesela içinde bulunan Koli Basilibakterilerinin yüzde 99.9999’u yalnızca 30 dakika içinde ölmüş.

Bu miktar, şu an bildiğimiz metalsiz fotokatalistlerin hepsinden beş kat daha süratli. Üstelik tepkime; bir seferde, hızlandırıcının bir tek onda birini tüketiyor.

“Kayda kıymet ölçüdeki bu yüksek verimlilik, metale dayalı olan en iyi fotohızlandırıcılar ile de benzer durumda” diye yazıyor araştırmacılar.

Bu verimlilik, malzemenin benzersiz yapısından kaynaklanıyor. Araştırmacılar, bu katmanların kenarlarını; bu kenarlara fazladan elektron çeken karboksil ve karbonil molekülleriyle doldurmuşlar.

Tüm bu düzenek, morötesi ve görünür ışık çarptığı süre; verimli bir halde, hepimizin hidrojen peroksit olarak bilmiş olduğu bir ROS üretmiş. Bu antiseptik suya girdiğinde, bakterilerin hücre duvarlarını yarıp geçerek ve iç kısımlarına zarar vererek onları etkili bir halde öldürüyor ve hemen sonra güvenli bir halde su ve oksijene ayrışıyor.

Yazarların söylediğine nazaran işin en iyi tarafı, bu şekilde bir düzeneğin daha büyük bir ölçekte yapılmasının kolay olması. Grafit karbon nitrit, düşük bir harcamayla kolayca sentezlenebiliyor ve sistemi oluşturmak da kolay ve ucuz.

“Hem katalizörlerin, hem de cihazın büyük boyutta üretilmesi zor olmasa gerek” diyorWang.

Güzel bir adım atılmış fakat oluşturulan bu ilk örnek, öteki kirleticileri sudan ayırmada tek başına kafi olmayacak.

“Saflaştırma işlemi; ağır metal iyonlarını ayırmak, pH’ı ayarlamak ve kalıntıları temizlemek için öteki cihazlara gerekseme duyuyor” diyor Wang.

“Su saflaştırma gereksinimlerini karşılamak için, oluşturduğumuz düzeneği ötekiler ile birleştirmeliyiz.”

Çalışma Chem bülteninde gösterildi.

Kaynak: Populer Science Turkiye