În ultimii ani, un grup de cercetători de la Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” și-a câștigat un loc important în mediul științific internațional prin soluții inovative și ecologice privind epurarea apelor uzate. Pentru a ataca substanțele chimice periculoase ce rezistă la tratamente convenționale ale apelor reziduale, Mariana Neamțu și grupul său au sintetizat în laborator o serie de materiale, atât de mici încât nu pot fi văzute nici cu un microscop obișnuit. Introduse în apele uzate, acestea funcționează ca un catalizator și produc un lanț de reacții ce se încheie cu descompunerea completă a substanțelor dăunătoare. La final, materialele pot fi recuperate cu ușurință și refolosite cu succes.

Apele uzate sunt pline de poluanți. Ele trec, în mod obligatoriu, prin stații de epurare a apei, unde aceștia sunt eliminați prin mai multe etape și prin mai multe metode de tratament. Însă, o parte dintre compușii toxici sunt rezistenți la procedeele obișnuite și rămân în apă. Chiar dacă sunt în concentrații mici, acei poluanți sunt periculoși pentru sănătatea oamenilor. De exemplu, o substanță prezentă în ape, rezultată din produsele din plastic – Bisfenol A sau BPA -, afectează direct sistemul endocrin, crește riscul de cancer, diabet, accelerează pubertatea feminină, precum creșterea dezechilibrată a proporției genului feminin în speciile acvatice. Bisfenolul A este nereactiv la procedeele chimice clasice din stațiile de tratament, astfel încât pentru eliminarea lui, sunt necesare procedee sofisticate și costisitoare.

„Bisfenolul A este unul dintre inamicii cei mai de temut ai sănătății publice și extrem de greu de înlăturat din ape. De câțiva ani, căutăm soluții mai ieftine, mai ecologice și mai ușor de produs decât procedeele actuale”, explică Mariana Neamțu, coordonatoarea colectivului de Științele Mediului din cadrul Departamentului de Cercetare Interdisciplinară – domeniul Științe al Universității „Alexandru Ioan Cuza”. „Cercetarea se concentrează pe catalizatori care să faciliteze reacții de generare a speciilor reactive ale oxigenului, să fie prietenoși cu mediul, ușor de recuperat și chiar reutilizabili.”

Procedeul de tratare a apei realizat în laborator funcționează după următorul principiu: sunt creați suporți magnetici de dimensiuni nano; suporții sunt înveliți cu un strat care împiedică oxidarea și aglomerarea lor, pe care se fixează o substanță activă, al cărei rol este să producă anumite reacții chimice în apă; particulele sunt introduse în apa contaminată; se supun radiției ultraviolete, iar radicalii reactivi rezultați în reacțiile chimice devin atât de „înfometați” încât atacă poluantul; în 15-60 de minute, poluantul este distrus aproape complet; după încheierea reacției, nano-particulele magnetice sunt recuperate cu ușurință din apă, apoi refolosite la o următoare reacție, cu o eficiență suficient de mare.

„Faptul că acești catalizatori vor putea fi refolosiți și că nu produc daune mediului este un mare câștig în procedeul nostru. În curând, mai ales sub presiunea reglementărilor de mediu, industriile vor fi obligate să caute astfel de soluții sustenabile, ieftine și ecologice, pentru a trata suplimentar apele uzate”, anticipează Mariana Neamțu.

BPA nu este singurul poluant pe care cercetătorii UAIC l-au avut în vedere. În ultimii ani, colectivul de Științele Mediului a gândit și testat soluții pentru coloranți folosiți în industria textilă și filtrele UV din cremele de protecție solară sau alte produse cosmetice.

cum funcționează nanoparticulele

Ultimele studii, publicate în Applied Catalysis B: Environmental, respectiv Scientific Reports (Nature Publishing), s-au concentrat asupra două procedee diferite pentru producerea aceluiași efect – degradarea Bisfenolului A.

Într-un procedeu, cercetătorii au fixat pe acele particule magnetice un nanomaterial și un compus bazat pe fier. În cel de-al doilea, dovedit superior ca eficiență, au folosit un tip de porferină. Cele mai cunoscute tipuri de porferină sunt clorofila și hemul, cel din urmă făcând parte din compoziția sângelui. Substanțele fixate pe suport au ca scop ca, atunci când sunt în apă, sub influența razelor ultraviolete, să producă un tip de specii reactive ale oxigenului, care poate să reacționeze cu acele substanțe poluante.

Ambele procedee au necesitat colaborarea într-o echipă interdisciplinară și internațională. „Ideea studiul ne aparține nouă. Catalizatorii au fost sintetizați în  laboratorul nostru, iar în Germania au fost parțial caracterizați, utilizând diverse instrumente de laborator performante. Am colaborat cu Universitatea Humboldt din Berlin și Bundesanstalt für Materialforschung- und prüfung, unde materialul a fost parțial caracterizat morfologic și unde au fost identificate speciile reactive ale oxigenul generate de către materialele sintetizate de noi. Cinetica de reacție în diverse condiții a fost studiată de către noi atât la Iași cât și la Berlin, în timpul unor stagii de cercetare. Pentru testele de cito-toxicitate, care urmăresc să vadă dacă nu cumva BPA se descompune în substanțe periculoase, am colaborat și cu Universitatea de Medicină și Farmacie din Iași.”

Deși acești catalizatori nu sunt aplicați încă industrial, companiile și comunitățile încep să conștientizeze necesitatea unor procedee suplimentare de tratare a apelor reziduale. O atenție deosebită este acordată substanțelor reziduale generate de poluarea cu plastic, mai ales că în Oceanul Pacific există acum o insulă de gunoi de plastic de trei ori mai mare decât suprafața Franței. În prezent, soluțiile sunt scumpe și folosite pe o scară restrânsă – apele pot fi tratate cu ozon sau pot fi folosiți catalizatori ce au la bază argintul, aurul sau platina. Cerința pentru tratamente mai convenabile și mai prietenoase cu mediul este mare, iar soluția câștigătoare s-ar putea găsi chiar la Iași.

Colectivul de Științele mediului din cadrul Departamentului de Cercetare Interdisciplinară – domeniul Științe este alcătuit din: CS I dr. Mariana Neamţu, CS III dr. Claudia Nădejde și CS dr. Loredana Ţepes.

Citiți mai multe:

Tatăl nostru

Ce nu știm despre rugăciunea pe care o știm pe de rost.

Femei în conducerea băncilor?

Două studii UAIC arată că acestea determină creșterea profitului, stabilității și eficienței.

Cartea inteligentă

Un concept dezvoltat de cercetătorii UAIC