Zanieczyszczają Ziemię barwnikami. Jest zaskakująco łatwe rozwiązanie
Barwne koszulki, sukienki czy swetry zawdzięczamy azobarwnikom - związkom chemicznym wykorzystywanym w 60-70 proc. światowej produkcji tekstyliów. Ich intensywne czerwienie czy pomarańcze kryją jednak ciemną stronę: część tych substancji jest toksyczna i potencjalnie rakotwórcza, a raz trafiając do wody praktycznie nie ulega rozkładowi. Badacze z University of Arkansas opracowali prostą i ekologiczną metodę usuwania barwników z odpadów przemysłu odzieżowego, wykorzystując do tego… odpady z papierni.
Azobarwniki, takie jak Congo red czy methyl orange, rozpuszczają się łatwo i nie poddają się biodegradacji. Najwyższe stężenia trafiają do środowiska w ściekach z fabryk odzieżowych, ale woda z pralki w każdym domu także niesie ich ślady. Dla organizmów wodnych i ludzi oznacza to narastające ryzyko zatrucia.
Dotąd usuwanie barwników wymagało kosztownych i energochłonnych procesów fizykochemicznych. Tymczasem przemysł papierniczy rok w rok produkuje 50-70 mln ton ligniny - polimeru roślinnego, który w dużej części trafia na wysypiska.
"Lignina jest trudna w obróbce i przez to niedostatecznie wykorzystywana jako biopolimer" - mówi David Chem, doktorant inżynierii chemicznej i autor badań.
Jak lignina czyści wodę
Zespół z Arkansas zmodyfikował ligninę w dwóch krokach. Najpierw dodano do niej fenol, by zwiększyć reaktywność powierzchni. Następnie wprowadzono grupy aminowe, które nadały cząsteczkom ładunek dodatni. Dzięki temu lignina wiąże się z ujemnie naładowanymi barwnikami i "wyciąga" je z roztworu.
Efekt w laboratorium okazał się imponujący: zmodyfikowana lignina usunęła 96 proc. barwnika Congo red i 81 proc. barwnika methyl orange. Co więcej, zarówno lignina, jak i wytrącone barwniki mogą być ponownie wykorzystane.
"Proces jest skalowalny, stosunkowo zielony i bardzo skuteczny" - podkreśla Chem.
Nowa metoda wpisuje się w rosnący trend poszukiwania technologii gospodarki obiegu zamkniętego, w której odpady z jednej branży stają się surowcem w innej. Oczyszczanie wód przy użyciu ligniny nie wymaga rzadkich katalizatorów ani dużych nakładów energii, co sprawia, że rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w krajach rozwijających się, gdzie produkcja tekstyliów i zanieczyszczenie rzek barwnikami są największym problemem.
