Fizičari sa Nacionalnog univerziteta Singapura (NUS) razvili su inovativni metod pretvaranja otpada ljudske kose u funkcionalni materijal koji se može koristiti za šifrovanje osetljivih informacija ili otkrivanje zagađivača životne sredine.
U proseku, jedna osoba može da izgubi od 50 do 100 pramenova kose dnevno. Ovo doprinosi značajnoj količini otpada kojoj mogu biti potrebne godine da se razgradi u svoj prirodni oblik ili završi u spalionicama, tokovima otpada i deponijama koje proizvode toksične pare uključujući amonijak i sumpor-dioksid tokom procesa razlaganja. Deponije otpada iz kose mogu ispirati toksične hemikalije u vodene površine, štetiti morskim divljim životinjama i potencijalno dovesti do cvetanja algi. Štaviše, ljudska kosa može biti plodno tlo za patogene, stavljajući obližnje zajednice u opasnost od izbijanja bolesti.
„Kako se ljudska populacija povećava, biće sve veći pritisak da se upravlja otpadom ljudske kose“, rekao je profesor Sou Čorng-Haur sa Odeljenja za fiziku Prirodno-matematičkog fakulteta NUS-a. „Umesto slanja otpada kose u spalionicu ili deponiju, vredi prenameniti otpad kose za druge potencijalne primene.“
U skladu sa posvećenošću NUS-a integrisanim rešenjima održivosti, prof. Sov i njegov istraživački tim koji čine dr Šeron Lim sa NUS-a, dr Džang Dženg iz Agencije za nauku, tehnologiju i istraživanje i Malkolm Sou sa NUS srednje škole matematike i nauke , osmislio jednostavnu metodu zasnovanu na toploti i bez hemikalija za transformaciju otpada ljudske kose u funkcionalni materijal za potencijalne steganografske aplikacije i detekciju zagađivača. Tim je objavio svoje nalaze u časopisu Advanced Photonics Research koji je objavljen sa naslovnom stranom krajem 2022.
Pod UV svetlom, pokazalo se da ljudska kosa odiše blagom plavom fluorescencijom. Iako hemijski sastav kose verovatno igra ulogu, tačni uzroci ili mehanizmi koji podržavaju ovaj sjaj tek treba da budu utvrđeni. Koristeći fluorescentnu prirodu ljudske kose, istraživači su pokušali da transformišu otpad kose u funkcionalni materijal.
U svom prvom eksperimentu, istraživači su koristili fokusirani laserski snop za graviranje sićušnih šara na površini jednog pramena crne ljudske kose. Pod fluorescentnim mikroskopom i UV svetlom, istraživači su otkrili da ovi obrasci intenzivno sijaju. U poređenju sa ostatkom pramena, laserski ugravirani uzorci sijali su oko 350% do 400% svetlije.
Osim korišćenja fokusiranog laserskog zraka, proces se može unaprediti za industrijsku primenu kroz uspostavljene, lako dostupne industrijske procese grejanja, tako da se kosa može tretirati u većim količinama. Kao dokaz koncepta, istraživači su postavili čitave pramenove kose na male keramičke posude, koje su zatim zagrejane na 300°C do 400°C na vrućoj ploči tri minuta. Slično laserskom eksperimentu, toplotno obrađena kosa je sijala mnogo svetlije pod fluorescentnim mikroskopom u odnosu na netaknute pramenove. Konkretno, pramenovi kose koji su zagrejani na 360°C fluorescirali su skoro tri puta intenzivnije od netretirane kose.
„Otkriće da ljudska kosa svetli jednostavnim procesom zagrevanja je iznenađujuće otkriće u laboratoriji. Temeljnim istraživanjem otkrili smo da je razlaganje keratina i triptofana, proteina koji formiraju kosu, u male hemijske nusproizvode tokom zagrevanja bilo jedan od glavnih faktora koji doprinose da kosa blista“, rekao je prof. Kredit: Nacionalni univerzitet Singapura
Rezultati pokazuju da se laseri mogu koristiti za steganografiju, što je praksa prikrivanja tajnih informacija unutar obične poruke ili objekta kako bi se izbegla detekcija. Konkretno, istraživači su otkrili da mogu da podese svoj fokusirani laserski snop tako da ne izazove fizičko oštećenje pramena kose, ali da i dalje mogu uspešno urezati fluorescentni uzorak na njega. Krajnji proizvod je bio naizgled netaknut pramen koji bi otkrio svoje tajne kada se stavi pod UV svetlo.
U makroskopskoj skali, studija je sugerisala da bi se termički obrađena kosa mogla koristiti za otkrivanje toksičnih izlivanja. Istraživači su otkrili da pod istim uslovima grejanja, bela kosa pokazuje veće poboljšanje fluorescencije u poređenju sa crnom kosom.
Prednost je što je bela kosa osetljiva na supstancu zvanu metilen plavo, hemikaliju za bojenje koja se obično koristi u tekstilnoj industriji i rutinski se baca kao štetan otpad u vodene površine. U prisustvu metilen plavog, termički obrađena bela kosa sjajno sija pod UV svetlom, što je čini potencijalno jeftinim alatom za otkrivanje zagađenja metilen plavim.
Profesor Sov i njegov tim trenutno rade na razvoju otpada ljudske kose kao steganografskog mastila i prenosivog detektora za prisustvo metilen plavog pogodnog za industrijsku upotrebu.
„Na primer, razbijanjem zagrejane netaknute kose i stavljanjem u odvojene boce za inkjet štampanje, skrivene poruke mogu se lako odštampati na različitim površinama, čineći tako ovaj jedinstveni otpadni materijal alternativnim održivim steganografskim materijalom“, rekao je prof.
