توسعه یک تکنولوژی جدید تصفیه آب که می تواند به کاوشگران مریخ نیز کمک کند

کاتالیزوری که یک ماده شیمیایی خطرناک موجود در آب را از بین برده و توانایی پاکسازی خاک مریخ را نیز دارد

تیمی به رهبری دانشگاه ریورساید کالیفورنیا، یک کاتالیزور برای حذف یک ماده شیمیایی خطرناک از آب روی کره زمین تولید کرده‌‌اند که می‌تواند خاک مریخ را برای کشاورزی امن‌تر کرده و به تولید اکسیژن برای کاوشگران مریخ نیز کمک کند. پرکلرات، یون منفی متشکل از یک اتم کلر متصل به چهار اتم اکسیژن، به طور طبیعی در برخی از خاک‌های زمین و به صورت فراوان در خاک مریخ وجود دارد. پرکلرات به عنوان یک اکسید‌کننده قدرتمند در سوخت جامد موشک، آتش بازی، مهمات، چاشنی‌های کیسه هوا برای وسایل نقلیه و کبریت‌ها نیز تولید و استفاده می‌شود و همچنین این ماده در برخی از مواد ضد عفونی‌کننده و علف‌کش‌ها به عنوان محصول جانبی وجود دارد.

پرکلرات آلاینده‌ای رایج در آب

پرکلرات به دلیل فراوانی در خاک و کالاهای صنعتی، یکی از آلاینده‌های رایج آب است که باعث برخی اختلالات تیروئید می‌شود. تجمع زيستی پركلرات در بافت‌هاي گياهي و مقدار زياد پركلرات موجود در خاك مريخ مي‌تواند غذاهايي را كه در آنجا رشد مي‌كنند، براي تغذیه ناامن سازد و اين امر باعث مي‌شود تا پتانسيل استقرار انسان در مريخ محدود شود. پرکلرات در گرد و غبار مریخ نیز می‌تواند برای کاوشگران خطرناک باشد. روش‌های فعلی حذف پرکلرات از آب به شرایط سخت آزمایشگاهی و یا به یک فرآیند آنزیمی چند مرحله‌ای نیاز دارد تا حالت اکسیداسیون عنصر کلر را به یون کلرید بی ضرر تقلیل دهد.

دانشجوی دکتری چانگژو رن و جیونگ لیو، استادیار مهندسی شیمی و محیط زیست در کالج مهندسی ریورساید مارلان و روزماری بورنز، از طبیعت الهام گرفتند تا در یک مرحله ساده، پرکلرات موجود در آب را در فشار و دمای محیط کاهش دهند.

رن و لیو اظهار داشتند که میکروب‌های بی‌هوازی از مولیبدنوم در آنزیم‌های خود، برای کاهش پرکلرات و دریافت انرژی در محیط‌های کم اکسیژن استفاده می‌کنند.

لیو گفت: “تلاش‌های قبلی در ساخت یک کاتالیزور شیمیایی مولیبدنوم برای کاهش پرکلرات موفقیت آمیز نبوده است.” و همچنین بسیاری دیگر از کاتالیزورهای فلزی یا به شرایط سخت آزمایشگاهی نیاز دارند یا با آب سازگار نیستند.

روش جدید تجزیه پرکلرات

محققان سعی کردند با یک رویکرد ساده، روند پیچیده کاهش پرکلرات میکروبی را تقلید کنند. آنها دریافتند که با مخلوط کردن یک کود معمولی به نام سدیم مولیبدات، یک لیگاند آلی رایج به نام بی‌پیریدین برای اتصال مولیبدنوم و یک کاتالیزور فعال کننده هیدروژن مشترک به نام پالادیوم کربن، می‌توان یک کاتالیزور قدرتمند تولید کرد که به سرعت و به طور موثر پرکلرات موجود در آب را با استفاده از گاز هیدروژن در دمای محیط بدون فرایند احتراق تجزیه کند.

رن گفت: “این کاتالیزور بسیار فعالتر از هر کاتالیزور شیمیایی دیگری است که تاکنون گزارش شده است و بیش از %99.99 پرکلرات را به کلرید، بدون توجه به غلظت اولیه پرکلرات کاهش می دهد.”

کاتالیزور جدید باعث کاهش پرکلرات در محدوده غلظت وسیعی “از کمتر از 1 میلی گرم در لیتر تا 10 گرم در لیتر” می شود. این امر آن را برای استفاده در سناریوهای مختلف، از جمله تصفیه آب‌های زیرزمینی آلوده و فاضلاب‌های به شدت آلوده و همچین به تبع آن، قابل سکونت کردن مریخ مناسب می‌کند.

منبع: Scitechdaily