Čeští vědci vyvinuli filtrační membránu, která dokáže odstranit z vody nebezpečné bakterie i toxické těžké kovy. Funguje bez nutnosti zdroje energie a chemikálií a kombinované znečištění likviduje v jediném kroku. Podle odborníků mohou tyto snadno obnovitelné membrány znamenat zlom v dostupnosti pitné vody v rozvojových zemích i oblastech zasažených katastrofami.
Vědci se zaměřili na využití běžně dostupných a levných filtračních membrán, na které nanesli uhlíkový materiál grafen s chemickými pastmi pro těžké kovy a bakterie. „Použili jsme grafen modifikovaný karboxylovými skupinami, které účinně zachycují těžké kovy, jako je olovo a kadmium. V další vrstvě membrány jsme použili podobný grafenový materiál s ionty manganu. Tyto ionty mají silnou chemickou vazbu na bakterie, což jsme již prokázali v rámci výzkumu atomárních antibiotik,“ přiblížil autor konceptu Radek Zbořil.
Technologie dosahuje účinnosti filtrace přes 99,999 procenta proti širokému spektru mikroorganismů v destilované, kohoutkové i říční vodě. „Membrány navíc vykazují vysokou kapacitu pro zachycování těžkých kovů a splňují tak přísné legislativní limity. Celý proces je velmi jednoduchý, což umožňuje jeho využití i v oblastech bez přístupu k elektrické energii,“ nastínil první autor studie David Panáček. Dodal, že technologie je levná na údržbu, protože membrány lze snadno regenerovat pro opakované použití.
Nový přístup
Nová technologie představuje podle odborníků také zcela nový koncept ve filtrační dezinfekci vody. Současné technologie spoléhají na mikroskopické póry v membránách pro zachycení bakterií, ale jsou cenově velmi nákladné.
„V naší technologii neřešíme velikost pórů, ale spoléháme na chemické vlastnosti iontů manganu, které se silně vážou na bakterie. Tato technologie nám umožňuje efektivně odstraňovat i problematické kmeny, jako je například Pseudomonas aeruginosa známá svou schopností vytvářet biofilmy v potrubích a filtrech. To má obrovský potenciál pro zlepšení dezinfekce vody v nemocnicích nebo potravinářských závodech,“ doplnil Milan Kolář z Lékařské fakulty UP, který se na výzkumu podílel.
Těžké kovy se dostávají do povrchových vod z průmyslové výroby nebo těžby, zatímco bakterie často pocházejí z nedostatečně čištěných odpadních vod, zemědělské činnosti a dešťových splachů.
Dosavadní postupy pro jejich odstranění jsou technologicky náročné a drahé. K odstranění bakterií se používají chemické procesy jako ozonizace nebo chlorace, zatímco těžké kovy jsou odstraňovány vícestupňovými metodami. „Cílem výzkumu bylo zjednodušit složitý proces úpravy vody a vyvinout levnou technologii, která dokáže odstranit oba typy znečištění v jediném kroku,“ doplnil Zbořil.
