Saringan air baru bisa menghilangkan ion logam berat beracun dan zat radioaktif hanya dalam satu celah.
Membran filter adalah hibrida dari dua bahan berbiaya rendah: serat protein whey dan arang aktif. Teknologi sederhana mengatasi beberapa kelemahan metode yang ada, yang biasanya mahal dan hanya bisa menghilangkan elemen tertentu atau memiliki kapasitas filter yang sangat kecil.
"Proyek ini adalah salah satu hal terpenting yang mungkin pernah saya lakukan," kata Raffaele Mezzenga, seorang profesor makanan dan bahan lembut di ETH Zurich. Dia dan rekannya Sreenath Bolisetty menggambarkan teknologi di jurnal tersebut Nanoteknologi Alam.
Di jantung sistem filtrasi adalah jenis baru membran hibrida yang terbuat dari arang aktif dan serat protein whey yang keras dan kaku. Kedua komponen itu murah dan mudah diproduksi.
Protein whey didenaturasi, yang menyebabkannya meregang, dan akhirnya bersatu dalam bentuk fibril amiloid. Bersama dengan karbon aktif, serat ini diaplikasikan pada bahan substrat yang sesuai, seperti kertas saring selulosa. Kandungan karbonnya adalah 98 persen, hanya dengan 2 persen yang dibuat oleh protein.
Sembuh emas berharga
Selaput hibrida ini menyerap berbagai logam berat dengan cara yang tidak spesifik, termasuk elemen industri yang relevan, seperti timbal, merkuri, emas, dan paladium. Namun, ia juga menyerap zat radioaktif, seperti uranium atau fosfor-32, yang relevan dalam limbah nuklir atau terapi kanker tertentu.
Membran juga menghilangkan sianida logam beracun dari air. Kelas bahan ini meliputi sianida emas, yang biasa digunakan di industri elektronik untuk menghasilkan jalur konduktor pada papan sirkuit.
membran menyediakan cara yang mudah untuk menyaring dan memulihkan emas, sehingga sistem filter bisa satu hari memainkan peran penting dalam daur ulang emas juga.
"Keuntungan yang dihasilkan oleh emas pulih lebih dari 200 kali biaya membran hibrida," kata Mezzenga.
Cara kerjanya
Proses filtrasi sangat sederhana: Air yang terkontaminasi digambar melalui membran dengan vakum.
"Sebuah vakum cukup kuat dapat diproduksi dengan pompa tangan sederhana," kata Mezzenga, "yang akan memungkinkan sistem yang akan dioperasikan tanpa listrik."
Sistem ini hampir tak terukur, sehingga menghemat biaya filer dalam volume besar air.
Sebagai zat beracun ditarik melalui saringan, mereka "menempel" terutama ke serat protein, yang memiliki banyak tempat pengikatan dimana ion logam individual dapat berlabuh. Namun, luas permukaan yang luas dari arang aktif juga dapat menyerap sejumlah besar racun, yang menunda kejenuhan selaput.
Selain itu, serat protein meminjamkan kekuatan mekanis ke membran dan pada suhu tinggi memungkinkan ion yang terjebak diubah secara kimia menjadi partikel nano metalik yang berharga.
kapasitas yang sangat tinggi
Mezzenga sangat antusias kapasitas filter membran hibrida. Dalam tes dengan merkuri klorida, misalnya, konsentrasi merkuri hadir dalam filtrat turun lebih dari 99.5 persen.
Efisiensi ini bahkan lebih tinggi dengan senyawa potasium sianida emas beracun, di mana 99.98 persen senyawa itu terikat membran, atau dengan garam timbal, di mana efisiensi lebih besar dari 99.97 persen. Dan dengan uranium radioaktif, 99.4 persen konsentrasi asli diikat selama penyaringan.
"Kami mencapai nilai-nilai yang tinggi hanya dalam single pass," kata Bolisetty.
Bahkan selama beberapa berlalu, membran hibrida menyaring zat beracun dengan tingkat kehandalan yang tinggi. Meskipun konsentrasi merkuri dalam filtrat meningkat dengan faktor 10 dari 0.4 ppm (parts per juta) untuk 4.2 ppm setelah 10 berlalu, jumlah protein yang digunakan sangat rendah.
Untuk menyaring setengah liter air yang terkontaminasi, para peneliti menggunakan membran dengan berat hanya sepersepuluh gram, yang 10 persen beratnya terdiri dari serat protein.
"Salah satu kilo protein whey akan cukup untuk memurnikan 90,000 liter air," kata Mezzenga.
Hal ini menunjukkan efisiensi dapat ditingkatkan dengan menambahkan kandungan protein yang lebih dalam membran, ia menambahkan, menekankan fleksibilitas pendekatan baru ini.
Mezzenga, yang telah mematenkan teknologinya, yakin bahwa filter tersebut akan menemukan jalannya ke pasaran.
"Ada banyak aplikasi untuk itu, dan air adalah salah satu masalah yang paling mendesak yang kita hadapi saat ini," tambahnya.
Sumber: ETH Zurich
Buku terkait:
at Pasar InnerSelf dan Amazon
