"Game changer" w oczyszczaniu wód. Wystarczy światło
Prace nad wykorzystaniem grafitowego azotku węgla odpowiadają na aktualne potrzeby ochrony środowiska. Substancja, którą opracował zespół naukowców z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej może pełnić rolę foto- i elektrokatalizatora, który przyśpiesza proces degradacji organicznych zanieczyszczeń wody. Nowa substancja może być też przydatna do produkcji wodoru.
Substancja chemiczna, aktywowana zwykłym światłem, może rozwiązać problem zanieczyszczonej barwnikami wody. Rewolucyjne testy nad wykorzystaniem grafitowego azotku węgla prowadzi grono badaczy pod kierownictwem Politechniki Krakowskiej. Wyniki są obiecujące.
Walka z zanieczyszczeniem wód
Badacze z Politechniki Krakowskiej skoncentrowali się na poszukiwaniu optymalnego katalizatora, który może rozkładać organiczne zanieczyszczenia np. pochodzące ze ścieków przemysłowych i komunalnych. Nowy materiał sprawdza się przy oczyszczaniu kolorowych chemikaliów (barwników) z zakładów produkujących tekstylia, czy kolorowy papier. "Badamy też jego właściwości pod kątem możliwości wpływania na proces produkcji wodoru" - mówiła prof. PK na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej Katarzyna Matras-Postołek.
Opracowany katalizator badacze określili już "game changerem" w świecie chemii. To substancja, która zmienia mechanizm przebiegu danej reakcji. Jednak, aby katalizator spełnił swoją rolę w reakcji chemicznej, należy odkryć, jaki impuls pobudza go do działania. To np. działanie światła UV lub widzialnego, wysoka temperatura lub impulsy elektryczne. Aby katalizator był skuteczny, musi być stabilny i zdolny do ponownego odzyskania, a także nie może zużyć się w procesie, który katalizuje.
I taki właśnie stabilny katalizator powstaje na Politechnice Krakowskiej. Celem złożonych badań jest zaprojektowanie sposobu otrzymywania bardzo wydajnego foto- i elektrokatalizatora z azotku węgla. Jest on zdolny do degradacji zanieczyszczeń zawartych w wodzie, a także do produkcji wodoru.
Dwutlenek tytanu kontra grafitowy azotek węgla
Technologia, z której korzystają obecnie badacze na PK została opisana 1972 r. Istotą odkrycia naukowców było właśnie wykorzystywanie fotokatalizatorów, które pod wpływem energii świetlnej, przyspieszają procesy chemiczne.
Takim powszechnie używanym i dobrze poznanym fotokatalizatorem, którego używa się do konwersji energii i redukcji zanieczyszczeń jest dwutlenek tytanu (TiO2). Naukowcy prowadzący badania na Politechnice widzą jednak w tym rozwiązaniu zasadniczą wadę. TiO2 jest aktywny tylko w promieniowaniu UV. Dlatego grono ekspertów postanowiło opracować katalizator, który będzie mógł rozkładać zanieczyszczenia pod wpływem zwykłego światła słonecznego. To wpłynie m.in. na mniejsze wydatki związane z realizacją projektu.
Grafitowy azotek węgla ma pełnić w tym procesie rolę stabilnego materiału półprzewodnikowego złożonego z pierwiastków węgla i azotu. Będzie mógł być wykorzystany do budowy materiałów kompozytowych o cechach foto-i elektrochemicznych.
Ilość zanieczyszczeń w wodach jest zatrważająca, dlatego badania prowadzone na Politechnice Krakowskiej dają nadzieję na usunięcie barwników jak oranż metylowy, błękit metylenowy czy rodamina B ze środowiska. Opracowany katalizator wystarczy dodać do zanieczyszczonej wody i poświecić przez kilkadziesiąt minut lampą lub pozostawić w świetle dziennym, by widzialne zanieczyszczenia uległy degradacji.
