صدق أو لا تصدق ، يمكن أن تحتوي مياه غسيل الغسيل على قطعة من الفضة. ويبحث العلماء عن طرق لاستعادة هذا المعدن الثمين. لا يتمثل هدفهم الرئيسي في جني أموال طائلة من بيعها للأشخاص الذين يصنعون المجوهرات أو العملات المعدنية أو أدوات المائدة باهظة الثمن. الفضة سامة. لذلك يرغب الباحثون في الإمساك به قبل أن يهدد الحياة البرية. الآن ، أبلغ اثنان من المهندسين البيئيين عن نجاح أولي في فعل ذلك بالضبط.
لقد طوروا طريقة لاستخراج الفضة من مياه الغسيل. إذا ثبت أن هذه التقنية ميسورة التكلفة وموثوقة ، فيمكن إعادة تدوير تلك الفضة لمجموعة من الاستخدامات. شارك الباحثون للتو ابتكاراتهم في الكيمياء والهندسة المستدامة لـ ACS في 2 يناير.
لسنوات ، أضافت الشركات قطعًا من الفضة بحجم النانو إلى جميع أنواع المنتجات - خاصة الأقمشة. كان هدفهم الرئيسي هو محاربة نمو البكتيريا المسببة للرائحة. لهذا السبب كان هذا العلاج شائعًا بشكل خاص للملابس الرياضية ، مثل الجوارب.
سرعان ما أظهرت الدراسات ، مع ذلك ، أن الفضة النانوية لا تبقى في مكانها. سرعان ما يبدأ الغسيل في الغسيل. لأن مياه الغسيل هذه تشق طريقها في النهاية إلى الأنهار والبحيرات والمحيط ، وكذلك الفضة. وهذا يمكن أن يشكل مخاطر على الحياة البرية.
تقول الصحفية العلمية سيلك شميدت:"يسير [الباحثون] على خط رفيع بين الخصائص المرغوبة للفضة وسميتها المحتملة على البيئة". تلاحظ أن "المنتجات التي تحتوي على الفضة النانوية تميل إلى فقدان بعض من طلاءها الفضي في كل مرة يتم فيها غسيلها."
والجراثيم ذات الرائحة الكريهة ليست الأشياء الوحيدة التي يمكن أن يسممها المعدن. "الفضة ضارة بالإنسان والجرذان والأنواع المائية مثل سمك الزرد وتراوت قوس قزح" ، يلاحظ طبيش نواز. إنه مهندس بيئي يعمل في جامعة ماساتشوستس في دارتموث. وأشار إلى أن تلك الفضة نفسها يمكن أن تضر أيضًا بنمو الأجنة المائية ، مثل تلك الموجودة في الأسماك النامية.
لحماية كل هذه المخلوقات ، كما يقول ، يجب إزالة الفضة من مياه الغسيل قبل تتسرب من محطة معالجة النفايات في المجتمع. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، تعاون نواز مع سوكاليان سينغوبتا ، أيضًا في جامعة ماساتشوستس. يعملان معًا على ضبط تقنية لإزالة تلك الفضة المزعجة من الغسيل.
الحيلة:التحول إلى الكيمياء
الأيونات عبارة عن ذرات أو جزيئات مشحونة كهربائيًا. هذا يعني أنهم يفتقدون للإلكترونات (مما يجعلها مشحونة إيجابياً) أو بها إلكترونات إضافية (مما يجعلها سالبة الشحنة). في ماء الغسيل ، توجد ذرات الفضة على شكل أيونات. هذه الأيونات مشحونة إيجابيا.
حيلة نواز وسنغوبتا في حصاد الفضة هي حبس أيونات الفضة في نوع خاص من الراتنج . يحتوي أيضًا على أيونات. يصنع هذا الراتينج في شكل خرز ثم يعبأ في أسطوانات تعرف باسم الأعمدة. ثم تضخ السوائل ، مثل ماء الغسيل ، عبر الأعمدة.
عندما يتلامس السائل مع الراتنج ، يحدث شيء مثير للاهتمام. تبدأ الأيونات في السائل في تبديل الأماكن مع الأيونات في الراتنج. عندما يتم احتجاز بعض الأيونات ، يتم إطلاق البعض الآخر. تُعرف هذه العملية بالتبادل الأيوني. (لهذا السبب يُعرف الراتينج براتنج التبادل الأيوني.)
الفكرة بسيطة. ومع ذلك ، قد يكون تحقيق النجاح أمرًا صعبًا.
المشكلة هي أن الفضة ليست الأيون الموجب الوحيد في ماء الغسيل. ويشير نواز إلى أن منظف الغسيل يحتوي على أنواع أخرى من الأيونات الموجبة ، مثل أيونات الصوديوم. قد يرتبط أي من هؤلاء بالراتنج بدلاً من الفضة.
علاوة على ذلك ، يلاحظ أن "العديد من مكونات المنظفات الأخرى تتفاعل مع الفضة." يمكنهم القيام بذلك من خلال مجموعة من العمليات الأخرى (المعروفة باسم التعقيد أو الترسيب أو الأكسدة أو الاختزال). النتائج؟ هذه العمليات قد تجعل الفضة غير متوفرة للراتنج.
لكن فريقه تمكن من التغلب على التحدي. كيف؟ تحتوي راتنجات التبادل الأيوني المختلفة على "مجموعات وظيفية" مختلفة. هذه مجموعة معينة من الذرات تؤدي أدوارًا معينة في التفاعلات الكيميائية. يقول نواز إنه و Sengupta استخدموا راتنج التبادل الأيوني مع مجموعة وظيفية تستهدف الفضة. تُعرف المجموعة الوظيفية التي اختاروها باسم thiol (الكل THY).
لزيادة أداء الراتنج ، لم يقم المهندسون بإضافة الثيول فقط. قاموا أيضًا بتغيير بعض الشروط الأخرى (مثل درجة الحموضة ودرجة الحرارة). بعد ذلك ، تمكنوا من حبس وإزالة 84 بالمائة من الفضة التي أضيفت إلى الماء في المختبر.
ولكن ما هي كمية الفضة التي يمكن لغسيل المياه تقديمها؟ بعد تحليل بعض الأرقام ، يقدر نواز أنه يمكن أن يصل إلى "حوالي 2 جرام [0.07 أونصة] لكل شخص في اليوم". اضرب ذلك في عدد سكان الولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، وستجد ما يقدر بنحو 652000 كيلوغرام (1437414 رطلاً) من الفضة!
يتعافى كثيرًا قبل إذا دخل إلى البيئة سيكون أفضل بكثير للحياة البرية من محاولة اصطياده لاحقًا.
تبقى بعض الشكوك
دينيس ميترانو عالم جيوكيميائي في دوبندورف ، سويسرا. تعمل في المعهد الفيدرالي السويسري لعلوم وتكنولوجيا الأحياء المائية. هناك ، تدرس كيفية قياس الملوثات النانوية في البيئة. يتساءل ميترانو عما إذا كان من الضروري حتى جمع الفضة من مياه الغسيل. تدير العديد من المدن الكبرى مرافق معالجة مياه الصرف الصحي. دورهم هو تنظيف المياه القذرة للمجتمع. وتجادل في العديد من تلك المصانع ، "يتم تحويل الفضة بشكل فعال إلى حمأة المجاري . " هذا نوع خاص من النفايات المفصولة عن الماء.
يقول ميترانو إن الفضة قد تبقى محاصرة في تلك الحمأة. وهذا يمكن أن يمنع كميات كبيرة منه من الوصول إلى البيئة.
التكلفة هي قضية أخرى يجب مراعاتها ، كما تلاحظ. فقط لأنه من الممكن القيام بشيء ما لا يعني أنه يمكن القيام به بتكلفة معقولة أو بشكل ملائم. وتقول إن هذه قضايا كبيرة هنا. على سبيل المثال ، سألت ، هل ستفوق فوائد محاصرة التبادل الأيوني التكلفة المحتملة على البيئة (والمغسلون) لترك هذه الفضة تستمر في التلاشي؟
هذه أسئلة يجب على المهندسين استكشافها. في الوقت الحالي ، يود نواز أن يرى الناس يلعبون دورًا أكبر في إدارة النفايات التي يطلقونها. يقول:"لكي تكون ناجحًا ، تتطلب الإدارة الفعالة للنفايات أن يشارك الجميع". "نحتاج أيضًا إلى إعلام الأشخاص بمدى تأثير اختياراتنا على البيئة."
ولكن إذا كان المجتمع هو نجحنا في التخلص من هذا المعدن السام من مياه الصرف الصحي ، فقد يكون السؤال الوحيد المتبقي هو ما يجب فعله بكل هذه الفضة.
