Zespół naukowców z Politechniki Gdańskiej (PG) opracował elektrody, które mogą skutecznie utleniać związki farmaceutyczne powszechnie wykrywane w ściekach - podało biuro prasowe uczelni.

W przesłanym we wtorek komunikacie poinformowano, że celem interdyscyplinarnego zespołu naukowców i doktorantów z trzech wydziałów PG było opracowanie nowej metody wytwarzania trwałych, wysokowydajnych elektrod węglowych drukowanych w 3D, które mogłyby być stosowane zarówno do elektrochemicznego oczyszczania ścieków, jak i do czułych pomiarów pozwalających na wykrycie nawet śladowych ilości substancji.

– Komercyjnie dostępne przewodzące filamenty do druku 3D, czyli tworzywa, które w procesie druku 3D jest topione i następnie nakładane warstwa po warstwie, mają zwykle ograniczenia: nie wytrzymują wysokich temperatur ani agresywnych środowisk chemicznych, a dodatkowo wymagają procesów wstępnej aktywacji, co komplikuje ich użycie do elektorchemicznego utleniania związków obecnych w ściekach - powiedział kierownik projektu dr Mattia Pierpaoli, prof. PG.

Wyjaśnił, że aby przezwyciężyć te ograniczenia, naukowcy zaproponowali nową strategię dwuetapową wytwarzania elektrod i wykazali, że mogą one skutecznie utleniać trzy związki farmaceutyczne: atenol, metoprol i propranol, które są powszechnie wykrywane w polskich ściekach.

Elektrody stosowane obecnie w oczyszczaniu ścieków lub analizie elektrochemicznej często opierają się na wykorzystaniu surowców krytycznych lub rzadkich metali, które są kosztowne, obciążają środowisko i trudno je utylizować.

Zdaniem prof. Pierpaoli podejście naukowców eliminuje potrzebę stosowania katalizatorów metalicznych oraz podłoża zawierającego surowce krytyczne, umożliwiając bezpośredni wzrost nanostrukturalnego węgla na specjalnie zaprojektowanych strukturach węglowych.

- Dzięki temu elektrody są nie tylko bardziej zrównoważone w produkcji, ale też łatwiejsze do zagospodarowania po zakończeniu eksploatacji – powiedział.

Dodał, że metoda łączy innowacyjne rozwiązania techniczne, czyli możliwość dowolnego projektowania elektrod - z korzyściami dla środowiska, ponieważ nie wykorzystuje rzadkich i toksycznych materiałów.

Uczelnia podała, że opracowane elektrody mogą znaleźć zastosowanie w oczyszczeniu ścieków, zwłaszcza pod kątem usuwania tzw. substancji czynnych farmaceutycznie, a więc np. pozostałości leków oraz innych mikrozanieczyszczeń organicznych.

– Nasze podejście do wytwarzania nowych materiałów może również znaleźć zastosowanie w tworzeniu biosensorów i w diagnostyce medycznej. Dzięki odpowiedniemu dostosowaniu nanostruktury możemy ograniczyć tzw. „fouling” elektrod, czyli zjawisko ich zanieczyszczania, które obniża efektywność usuwania mikrozanieczyszczeń organicznych i skuteczność czujników. W przypadku czujników podejście to umożliwia uzyskanie bardziej wiarygodnych i czułych wyników w skomplikowanych matrycach takich jak krew, czy mocz – powiedział prof. Pierpaoli.(PAP)

pm/ zan/

Fot. Depositphotos