Morfologie van katoenvezels. Foto’s en SEM-afbeeldingen van katoenvezels (a) (b) vóór en (c) (d) na verspreiding. Katoen bestaat uit vezelbundels van microngrootte, samengesteld uit nanovezels, die na eenvoudige mechanische homogenisatie kunnen worden gestript en gelijkmatig in water kunnen worden gedispergeerd. Krediet: Wu et al., Wetenschappelijke vooruitgang 10, eadn8662 (2024)
Door de Universiteit van Wuhan geleid onderzoek rapporteert de ontwikkeling van een herlevenbaar, zelf-geassembleerd supramoleculair vezelachtig raamwerk uit biomassa (een nieuw schuimfilter) dat microplastics efficiënt uit complexe aquatische omgevingen verwijdert.
Plastic afval is een groeiend mondiaal probleem als gevolg van aanzienlijke hoeveelheden microplastic die in de bodem en waterwegen circuleren en zich ophopen in het milieu, voedselwebben en menselijke weefsels. Er zijn geen conventionele methoden voor het verwijderen van microplastics, en het ontwikkelen van strategieën om met verschillende deeltjesgroottes en chemie om te gaan is een technische uitdaging.
Onderzoekers zijn op zoek geweest naar betaalbare, duurzame materialen die in staat zijn tot universele microplastic-adsorptie. De meeste bestaande benaderingen maken gebruik van dure of moeilijk terug te winnen adsorbentia, falen onder bepaalde omgevingsomstandigheden of richten zich slechts op een beperkt aantal soorten microplastics.
In een studie, “Revivable self-assembled supramolecular biomassa fibreous framework for efficiency microplastic verwijdering,” gepubliceerd in Wetenschappelijke vooruitgangbeschrijven onderzoekers de uitvinding van een gefabriceerd schuim dat uitsluitend afhankelijk is van waterstofbinding tussen geprotoneerde chitine-nanovezelvellen en cellulosevezels.
Experimenten maten de adsorptiecapaciteit onder meerdere omgevingsomstandigheden en voor verschillende microplastics: polystyreen, polymethylmethacrylaat, polypropyleen en polyethyleentereftalaat. De resultaten toonden aan dat het schuim consistent presteerde, zelfs na herhaaldelijk gebruik.
Er werden verwijderingsefficiënties tot 98,0 tot 99,9% geregistreerd in watermonsters en aanhoudende verwijderingspercentages van 95,1% tot 98,1% over meerdere cycli. Prestatietests hebben de snelle adsorptiekinetiek van het schuim aangetoond, waarbij binnen 24 uur een evenwicht wordt bereikt. De adsorptie-efficiëntie bleef hoog voor een reeks soorten en maten microplastics, van polystyreenmicrobolletjes van 100 nanometer tot secundaire microplastics van 3 micron.
Computationele analyses onthulden dat het adsorptiemechanisme fysieke onderschepping, elektrostatische aantrekking en meerdere intermoleculaire interacties omvatte, zoals waterstofbinding en van der Waals-krachten.
De onderzoekers benadrukken de schaalbaarheid en het aanpassingsvermogen aan het milieu van het schuim, de recycleerbaarheid ervan in organische oplosmiddelen en de stabiliteit ervan onder verschillende wateromstandigheden.
Door kosteneffectieve en duurzame grondstoffen te integreren met een eenvoudige fabricagemethode hoopt de oplossing een haalbare strategie te bieden voor het aanpakken van het groeiende probleem van microplasticvervuiling met praktische voordelen voor grootschalige sanering van microplastics.
Meer informatie:
Yang Wu et al., Revivable zelf-geassembleerd supramoleculair biomassa vezelachtig raamwerk voor efficiënte verwijdering van microplastics, Wetenschappelijke vooruitgang (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adn8662
Tijdschriftinformatie:
Wetenschappelijke vooruitgang
