Wiecie, że w przemyśle stosuje się ponad 10 tys. różnych barwników? Ich produkcja łączna to 700 tys. ton w roku. Używane są w przemyśle tekstylnym, ale też przy produkcji leków i wyrobów papierniczych.

Tak duże zużycie powoduje ogromne ilości odpadów. W zależności od technik barwienia to nawet 60 procent początkowej masy barwników. W dodatku barwienie to proces z wykorzystaniem dużych ilości wody, To nie jedyne kłopoty, z jakimi mierzymy się z ich powodu. Barwniki absorbują światło, które nie dociera do głębszych pokładów wody i zatrzymany zostaje proces fotosyntezy roślin. To może prowadzić do wyginięcia roślin wodnych. Znaczna część barwników oraz wynik ich rozkładu są toksyczne. Jeśli więc trafią do wody, z której korzystamy – mogą powodować alergię. Wykazują też działanie kancerogenne i mutagenne. Kłopotliwe są także substancje syntetyczne używane do produkcji barwników. Ich rozkład naturalny wynosi nawet kilkaset lat.

Czy można więc to zmienić? Co zrobić, aby barwniki nie były tak problematyczne dla człowieka i środowiska?

Oczywiście istnieją metody oczyszczania wody z barwników. Istnieje metoda adsorpcyjna (z użyciem adsorbentu, który często okazuje się odpadem wtórnym). Inny sposób to mineralizacja, a więc utlenienie zanieczyszczeń. Jedną z nich jest metoda katalityczna (wykorzystuje się katalizatory do aktywowania przyjaznych środowisku utleniaczy (katalizator po spełnieniu swej funkcji musi zostać oddzielony od oczyszczonej wody, aby mógł być użyty w kolejnym procesie).

Jak to zmienić?

Niektóre ciała stałe, zwane fotokatalizatorami, umożliwiają wykorzystanie energii zawartej w świetle do usuwania zanieczyszczeń barwnikowych. Oznacza to, że do usunięcia zanieczyszczenia z wody potrzebujemy jedynie fotokatalizatora i źródła światła.

Pracują nad tym badacze na całym świecie. Swoje badania prowadzi także naukowiec z UAM, dr Łukasz Wolski. Jego badania w ramach projektu SONATINA wpisują się w ogólnoświatowy trend poszukiwania nowych, przyjaznych środowisku i efektywnych metod oczyszczania wody poprzez mineralizację zanieczyszczeń.

– Moje badania – mówi dr Wolski – dotyczą procesów hybrydowych, czyli takich, których istotą jest łączenie wcześniej wspomnianych procesów fotokatalitycznych z procesami katalitycznego utleniania nadtlenkiem wodoru. W przypadku procesów hybrydowych zachodzących w obecności niektórych ciał stałych – katalizatorów, połączenie tych dwóch różnych metod katalitycznego utleniania może przyczynić się do uzyskania znacznie większej efektywności usuwania zanieczyszczeń niż w przypadku stosowania tych metod osobno. W procesach tych światło może bowiem działać jako czynnik zwiększający efektywność katalitycznego aktywowania nadtlenku wodoru w kierunku tworzenia silnie utleniających indywiduów. Celem moich badań jest właśnie poszukiwanie nowych katalizatorów, które będą umożliwiały osiągnięcie tego efektu zwiększenia aktywności w procesach hybrydowych, a także poznanie mechanizmu działania tych katalizatorów.

Znaczącą nowością tych badań jest stosowanie katalizatorów, które są mieszaniną składników o całkowicie odmiennych właściwościach i różnym sposobie oddziaływania z nadtlenkiem wodoru. Dr Wolski opracował katalizatory, w których połączone zostały dwa różne tlenki metali o całkowicie odmiennych właściwościach, w rezultacie czego otrzymano katalizator, który ze względu na silne oddziaływanie pomiędzy poszczególnymi składnikami wykazywał dużo większą aktywność niż ta, obserwowana przy użyciu pojedynczych tlenków metali.

Cały artykuł dostępny jest na stronie „Życia Uniwersyteckiego”.