Σφουγγάρια, τα οποία απορροφούν αργό πετρέλαιο, βαρέα μέταλλα και τα κατευθύνει ένας μαγνήτης (!), αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο του ερευνητικού έργου COF4SEA της δράσης «Συνέργειες έρευνας και καινοτομίας στην Περιφέρεια Αττικής».
Η δημιουργία νέων υλικών για καθαρισμό των υδάτινων πόρων από επιμόλυνση με πετρέλαιο, λάδια και βαρέα μέταλλα είναι κομβικής σημασίας για τις σύγχρονες κοινωνίες, λόγω της εντατικής βιομηχανικής δραστηριότητας. Μέσω της κοινοπραξίας του Εθνικού Κέντρου Ερευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος», του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και δύο ιδιωτικών φορέων, της Nanoviis και της Premium Consulting, αναπτύχθηκαν αποδοτικοί προσροφητές (δηλαδή υλικά που έχουν την ικανότητα να συγκρατούν άλλα μόρια στην επιφάνειά τους) διαφόρων ρύπων με μαγνητικές ιδιότητες και υψηλή αποδοτικότητα.
Σφουγγάρια τροποποιημένα με οργανικά ομοιοπολικά δίκτυα.
«Η καινοτομία των υλικών έγκειται στην πλήρη τροποποίηση απλών σφουγγαριών με τη χρήση λειτουργικών, καινοτόμων μοριακών δικτύων καθώς και μαγνητικών σωματιδίων, τα οποία επιτρέπουν την εκλεκτική προσρόφηση αργού πετρελαίου και υδραργύρου από υδάτινους πόρους και κατευθύνονται από έναν εξωτερικό μαγνήτη», είπε στον «Ε.Τ.» ο επιστημονικός υπεύθυνος του έργου, κύριος ερευνητής του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών και συνεργαζόμενος ερευνητής του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», δρ Παναγιώτης Δάλλας.
Δεξιά ο δρ Παναγιώτης Δάλλας.
Το COF4SEA βασίζεται στα ομοιοπολικά οργανικά πλέγματα, μια επαναστατική κατηγορία υλικών, η οποία ανακαλύφθηκε το 2005 και είναι συγγενική των μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων στα οποία απονεμήθηκε το Νόμπελ Χημείας το 2025. Τα ομοιοπολικά οργανικά πλέγματα είναι πορώδη υλικά με εφαρμογές στην αποθήκευση ενέργειας, τον καθαρισμό νερού και την προσρόφηση αερίων όπως το υδρογόνο και το μεθάνιο. Η διαδικασία παραγωγής των τελικών σφουγγαριών περιλαμβάνει αρκετά στάδια και απαιτείται εκτεταμένος χαρακτηρισμός με τεχνικές φασματοσκοπίας, ηλεκτρονικής μικροσκοπίας και ακτίνων Χ, πριν από την εφαρμογή τους σε υδάτινους πόρους.
Η εικόνα τους στο μικροσκόπιο μετά από 500 φορές μεγέθυνση (Royal Society of Chemistry; Materials Advances 2026; DOI: 10.1039/d6ma00413j).
Οπως τονίζει ο επιστημονικός υπεύθυνος του έργου, «είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τη δομή τους με λεπτομέρεια, ώστε να ερμηνεύσουμε με ακρίβεια τα αποτελέσματα και να τελειοποιήσουμε το υλικό». Σημαντικό είναι το γεγονός ότι τα υλικά μπορούν να κατευθυνθούν και να απομακρυνθούν από επιβαρυμένες περιοχές μέσω της εφαρμογής ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Για τον σκοπό αυτό, οι ερευνητές του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» ενσωμάτωσαν στα σφουγγάρια μαγνητικά νανοϋλικά οξειδίου σιδήρου. Τα νανοϋλικά είναι εξαιρετικά μικρά σωματίδια με διαστάσεις 1 έως 100 δισεκατομμυριοστά του μέτρου!
«Για να μπορέσουμε να τα δούμε χρησιμοποιούμε προηγμένες τεχνικές ηλεκτρονικής μικροσκοπίας. Τα υλικά αυτά έχουν χαμηλό κόστος παραγωγής, δεν είναι επικίνδυνα για το περιβάλλον και έχουν ιδιαίτερα υψηλές τιμές μαγνήτισης. Μεγάλη έμφαση δίνεται όχι μόνο στην αποδοτικότητα των υλικών, αλλά και στη δυνατότητα επαναχρησιμοποίησής τους και για αυτό διαφορετικές δομές συντέθηκαν και δοκιμάστηκαν ως μια συγκριτική μελέτη. Χαρακτηριστικά αναφέρουμε ότι τα μαγνητικά σφουγγάρια απορροφούν ανά γραμμάριο έως και 100 γραμμάρια αργού πετρελαίου και μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν αρκετές φορές διατηρώντας την υψηλή απόδοσή τους. Κατά τη διάρκεια 15 συνεχόμενων κύκλων προσρόφησης και εκρόφησης του πετρελαίου, τα σφουγγάρια απορρόφησαν ανά γραμμάριο κατά μέσο όρο από 35 έως και 65 γραμμάρια ανάλογα με τη δομή τους!», τόνισε ο δρ Δάλλας. Σε εξέλιξη βρίσκεται η έρευνα για τη βελτιστοποίηση των μεθόδων σύνθεσης των υλικών σε μεγάλη κλίμακα με χαμηλό κόστος.
Μαγνητικοί σπόγγοι οι οποίοι απορροφούν αργό πετρέλαιο (Royal Society of Chemistry; Environ. Sci.: Nano, 2026, 13, 280).
ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ
Διαβάστε Επίσης
Τα σφουγγάρια κατάφεραν να απομακρύνουν είτε επιφανειακό είτε διαλυμένο στο νερό πετρέλαιο, καθώς και βαρέα μέταλλα, με την έμφαση να δίδεται στον υδράργυρο, ο οποίος είναι από τα πλέον τοξικά και επικίνδυνα στοιχεία. Παράλληλα, επιτεύχθηκε απομάκρυνση και άλλων στοιχείων, όπως ο χαλκός και το αρσενικό. Τα όρια της Ευρωπαϊκής Ενωσης για την περιεκτικότητα του πόσιμου νερού σε υδράργυρο είναι εξαιρετικά αυστηρά, με τη μέγιστη τιμή να είναι 1 ppb, δηλαδή ένα μέρος στο δισεκατομμύριο!
ΠΩΣ ΕΓΙΝΑΝ ΟΙ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ
Οι μετρήσεις απομάκρυνσης των μετάλλων έγιναν σε δυναμικές συνθήκες συνεχούς ροής, οι οποίες είναι πιο απαιτητικές από τις στατικές μετρήσεις. Οι επιστήμονες του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου χρησιμοποίησαν περισταλτικές αντλίες για να επιτύχουν σταθερή ροή των μολυσμένων με βαρέα μέταλλα υδάτων, «προσομοιάζοντας τις συνθήκες που συναντάμε σε έναν σωλήνα στην καθημερινή ζωή». Τα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για στατικό καθαρισμό μιας λίμνης ή και για σημεία με ροή ύδατος, όπως στο δίκτυο ύδρευσης και άρδευσης.
