Voda zagađena teškim metalima može predstavljati pretnju kada je konzumiraju ljudi i vodeni svet. Polimeri dobijeni od šećera iz biljaka uklanjaju ove metale, ali često zahtevaju druge supstance da bi prilagodile njihovu stabilnost ili rastvorljivost u vodi.
Sada, istraživači izveštavaju o polimeru nalik šećeru koji hvata teške metale u nerastvorljive grudve radi lakšeg uklanjanja. U testovima za proveru koncepta, polimer je uklonio jonski kadmijum i olovo iz rečne vode napunjene ovim upornim zagađivačima. Rad je objavljen u ACS Central Science.
Neki joni teških metala mogu biti toksični na visokim nivoima u vodi za piće. Metode za uklanjanje ovih zagađivača, kao što je filtracija, mogu biti energetski intenzivne i oslanjati se na membrane za hvatanje metala koje se brzo začepljuju i moraju se zameniti. Da bi poboljšali prečišćavanje vode, istraživači su se okrenuli biljkama.
Biljke brane svoje ćelije barijerom od polisaharida, napravljenih od makromolekula sa ponavljajućim jedinicama šećera, koje hvataju metalne jone. Na primer, u nedavnoj studiji, istraživači su koristili lepljive ekstrakte polisaharida iz bamije i aloje da uklone mikroplastiku iz otpadnih voda.
Međutim, neki polisaharidi se rastvaraju u vodi, što zahteva aditive da formiraju nerastvorljive gelove za hvatanje i uklanjanje metala. Dakle, Cassandra Callmann i njen istraživački tim na Univerzitetu Teksas u Austinu krenuli su da dizajniraju jedan materijal sa strukturama sličnim šećeru i kontrolisanom rastvorljivošću u vodi kako bi uklonili teške metale iz vode.
Tim je konstruisao nekoliko polimera, od kojih svaki ima kičmu nerastvorljivu u vodi sa različitim ugljenim hidratima rastvorljivim u vodi koji vise sa jedinica koje se ponavljaju kao privesci na narukvici. U početnim testovima, ugljeni hidrat „čar“ koji je privlačio i vezivao jonski kadmijum najefikasnije je sadržao grupu karboksilne kiseline.
Zatim, u testovima vode napunjene jonskim kadmijumom, polimer sa karboksilnom kiselinom formirao je vidljive grudvice nakon tri minuta, a grudvice su mogle da se filtriraju. Grudice su se takođe ponovo rastvorile, oslobađajući kadmijum, podešavanjem kiselosti vode. Nakon tri ciklusa vezivanja, zgrušavanja i ponovnog rastvaranja, polimer je zadržao istu efikasnost hvatanja metala, pokazujući svoj potencijal kao materijala koji se može reciklirati.
Kao dokaz koncepta, tim je zatim testirao polimer koji sadrži ugljene hidrate na vodi reke Kolorado sa dodatkom jonskog kadmijuma i olova. Uzorak reke je sadržao znatno više jonskog kalcijuma, natrijuma i magnezijuma nego dodani metali.
Tokom perioda od 24 sata, polimer je uhvatio do 20% i 45% dodatog kadmijuma i olova, respektivno, i minimalne količine jona drugih metala. Istraživači kažu da je njihov novi materijal obećavajući korak ka efikasnijim, višekratnim i selektivnijim materijalima za prečišćavanje vode.
