Credit: CC0 Public Domain
Nanotechnologie is het gebruik van materialen die een miljardste van een meter (een nanometer) in grootte zijn. Een van de potentiële toepassingen is om alles op te ruimen wat de watervoorziening vervuilt. Analytische chemicus Philiswa nomngongoeen toonaangevende onderzoeker in nanotechnologie voor water in Zuid -Afrika, vertelt het gesprek Afrika welke soorten apparaten worden geproduceerd met nanotechnologie en wat ze kunnen doen.
Wat is nanotechnologie?
Nanotechnologie is de tak van wetenschap en engineering die is gewijd aan het ontwerpen van nieuwe materialen of apparaten met unieke fysische en chemische eigenschappen vanwege hun kleine grootte. Het gaat om het manipuleren van atomen en moleculen op nanoschaal.
Wat zijn de belangrijkste problemen met waterbesmetting in Zuid -Afrika?
Watervervuiling in Zuid -Afrika, zoals in andere ontwikkelingslanden, vormt een significante Gezondheid en economische bedreiging. Het ministerie van water en sanitaire voorzieningen van Zuid -Afrika 2023 Blue Drop Audit Report ontdekte dat 46% van het water van het land werd vervuild door bacteriën of ziektekiemen die ziekte veroorzaken en dat bijna 68% van de rioleringsbehandelingswerkzaamheden op het faalpunt stonden.
Het soort vervuiling Gevonden in het water van Zuid -Afrika zijn grotendeels te wijten aan:
- Afvalwaterbehandeling mislukt
- Water van industriële en agrarische activiteiten die wegloopt naar waterbronnen
- afval dat niet goed is verwijderd en in rivieren terechtkomt
- Industriële activiteiten die zware metalen in water vrijgeven
- Natuurlijke bronnen van zware metalen
- onvoldoende toegang tot schoon water.
Verontreinigingen van opkomende bezorgdheid zijn ook een groot probleem in de watervoorziening van Zuid -Afrika. Ze omvatten:
- Farmaceutische producten (geneesmiddelen) en producten voor persoonlijke verzorging (soap, shampoo en anderen)
- Pesticiden uit de landbouw
-
cyanotoxinen (giftige stoffen die worden geproduceerd door blauwgroene algen)
-
Endocrien-verstorende chemicaliën (Ze interfereren met het normale functioneren van natuurlijke hormonen van het lichaam, waardoor problemen zoals onvruchtbaarheid worden veroorzaakt).
Verontreinigd water kan een slechte gezondheid veroorzaken. Zieke gezondheid verstoort vervolgens het onderwijs en spannen het gezondheidszorgsysteem. Het resultaat is nog meer ongelijkheid tussen mensen die schoon water hebben en degenen die dat niet doen.
Hoe kan nanotechnologie helpen?
Monitoring van de waterkwaliteit is erg belangrijk. Om oplossingen te vinden, moeten we eerst weten wat het probleem is. De meeste waterbesmettingsproblemen van Zuid -Afrika komen voort uit onvoldoende monitoring. Dus mijn onderzoeksgroep en onderzoekers van de afdeling Chemical Sciences aan de Universiteit van Johannesburg gebruiken nanotechnologie Om de problemen in verschillende bronnen te identificeren, zoals afvalwater of rivierwater – zelfs in afgelegen plattelandsgebieden.
Dit zijn enkele van de manieren waarop nanotechnologie kan helpen bij het vinden van problemen in onze watervoorraden en deze oplossen:
-
Sensoren: Kleine materialen kunnen bijvoorbeeld worden gemodificeerd met een biologisch element (zoals enzymen of DNA) om snel te detecteren en te analyseren wat water vervuilt.
-
Membranen Bestaande uit kleine materialen die het water kunnen bemonsteren en tegelijkertijd verontreinigende stoffen kunnen vangen en verwijderen.
-
Fotokatalytische materialen die chemische reacties activeren wanneer ze worden blootgesteld aan licht en vervuilende stoffen afbreken.
Deze technologie kan landen helpen om de Verenigde Naties te ontmoeten ‘ Duurzame ontwikkeling Doel zes: Schone en beschikbaar water en sanitaire voorzieningen voor iedereen bereiken.
Waarom gebruikt Zuid -Afrika nanotechnologie niet al om water schoon te maken?
De belangrijkste uitdagingen zijn de kosten voor het opzetten van nanotechnologiesystemen, het bouwen van technologie die op grote schaal kan werken en het integreren in bestaande waterbehandelingssystemen. Sommige nanomaterialen zijn erg duur.
We weten nog niet zeker hoe duurzame nanomaterialen in water zijn. Na verloop van tijd beïnvloeden chemicaliën en veranderingen in de zuurgraad en de watertemperatuur de materialen, waardoor ze minder effectief zijn bij het verwijderen van verontreinigende stoffen. Als nanomaterialen uit elkaar breken, kunnen meer kleine deeltjes in het water worden vrijgegeven, wat een andere vorm van milieuvervuiling zou zijn.
De technologie wordt met succes gebruikt in India En China’s watersystemenEchter. Ze leiden in onderzoek en ontwikkeling op dit gebied, met enige commercialisering die al aan de gang is. De Verenigde Staten, Duitsland, Zwitserland en Frankrijk onderzoeken ook het gebruik van nanotechnologie in water.
Wat moet er daarna gebeuren?
Idealiter zou Zuid -Afrika gedecentraliseerde waterbehandelingssystemen hebben die nanotechnologie gebruiken. Dit zou de behoefte aan dure leidingen en infrastructuur verminderen. Het kan ten goede komen aan plattelandsgebieden.
Maar eerst moeten we nanomaterialen op grote schaal en kosten effectief kunnen maken. Mijn onderzoeksgroep onderzoekt momenteel hoe ze uit overvloedige en goedkope grondstoffen zoals landbouwafval en plastic afval kunnen maken.
We hebben de as gebruikt van kolengestookte elektriciteitscentrales en suikerrietbagasse (de vezel achtergelaten nadat het sap is geëxtraheerd) om te bereiden nanomaterialen die bezaaid zijn met kleine gaten om vervuiling te absorberen.
We hebben oude afvoer van zure mijnen gebruikt om te maken magnetische nanodeeltjes die zware metalen vervuiling aantrekken en absorberen.
Deze inspanningen zijn de weg vrijgemaakt voor de uitrol van nanotechnologie in de watersystemen van Zuid -Afrika.
Verstrekt door het gesprek
