Будущее наночастицы

Совершенно очевидно, что инженерные наночастицы, которые кажутся сегодняшней панацеей по очистке воды, могут стать экологическим динамитом завтрашнего дня. Потенциал использования наночастиц при обработке воды, таких как фильтрация воды, слишком убедительна, чтобы игнорировать, несмотря на потенциальные риски.

Здесь, Рэйчел Бенстед, старший экотоксиколог в области трансляционных наук и исследовательской организации Fera Science Ltd, помогает составить дорожную карту для будущего, в которой мы можем воспользоваться преимуществами нанотехнологий в воде и смягчить недостатки.

]

Наночастицы представляют собой частицы размером от одного до 100 нанометров (нм), окруженные межфазным слоем, состоящим из ионов, неорганических и органических молекул. Хотя обычно это связано с современной наукой, наночастицы использовались еще в Риме четвертого века и впервые были описаны в научных терминах Майклом Фарадеем в его статье 1847 года.

Наночастица ведет себя как целое подразделение в отношении его транспорта и свойств и широко используется во многих областях инноваций, включая производство, сельское хозяйство, бизнес, медицину и общественное здравоохранение.

Вода

В частности, в воде и очистке сточных вод наночастицы и другие нанотехнологии, такие как нанофильтры, выходят на коммерческий рынок, который, как ожидается, будет расти с совокупным годовым темпом роста в 9,7 процента в течение следующих пяти лет. Это во многом связано с сокращением издержек и давления для обеспечения чистой питьевой водой растущего населения мира.

Наиболее примечательным примером является, возможно, использование нанофильтров для обратного осмоса. Обратный осмос широко признан лучшим способом опреснения воды и включает в себя подачу воды через полупроницаемую мембрану. Традиционно это было слишком энергоемким, чтобы быть жизнеспособным для большинства применений. Однако для пропуска воды через нанофильтры требуется гораздо меньшее давление, чем традиционные фильтры, что делает процесс до 50% более эффективным с использованием нанотехнологий.

Другие преимущества нанотехнологий более прямо связаны с небольшими размерами. Огромное отношение площади поверхности к объему, которое может быть достигнуто только такими маленькими частицами, означает, что материал, вероятно, будет намного более реактивным. Эта повышенная реакционная способность может означать, что вещества, которые хорошо понимаются в их объемном состоянии, могут по-разному реагировать на ожидания в своем состоянии наночастиц. Они также обладают чрезвычайно высокой подвижностью, что позволяет им реагировать с большим количеством молекул в очень сжатые сроки.

Это означает, что помимо обессоливания наночастицы могут быть использованы для удаления осадков, химических стоков, заряженных частиц и даже уничтожения бактерий путем высвобождения ионов серебра.

Однако некоторые из этих преимуществ могут также представлять опасность для окружающей среды, если наночастицы непреднамеренно высвобождаются либо путем использования, либо случайно через разливы или пар, высвобождаемые во время производственного процесса.

Опасность

Некоторые синтетические наночастицы могут быть непосредственно токсичными для микробов, растений и животных, где другие могут оказывать вторичный риск. Например, ионы серебра, высвобождаемые для уничтожения бактерий во время очистки воды, опустошают биологические популяции, с детонационными эффектами для всей экосистемы. Ионы серебра эффективно убивают бактерии, удаляя источник пищи для других организмов, расположенных дальше по пищевой цепи.

Ядовитые эффекты многих наночастиц еще не полностью поняты, тем более что они намного более реактивны, чем их крупномасштабные массовые эквиваленты. Это может привести к непроверенным и непризнанным взаимодействиям с биологическими материалами. Кроме того, судьба и поведение этих частиц в окружающей среде очень трудно правильно отслеживать и изучать, при этом в настоящее время недостаточно аналитических методов для обнаружения и измерения наночастиц.

. Говоря об этом, до сих пор не было сообщений о неблагоприятных реакциях на здоровье человека, а нанотехнологии обещают большие преимущества, особенно в условиях, когда чистой воды недостаточно. Однако будущие исследования взаимодействий, которые были тесно связаны с природной средой, например, в крупномасштабном потоковом мезокосме, таком как мезокосмос E-Flow Fera, имеют решающее значение для определения того, действительно ли нанотехнология является панацеей водоподготовки.

Наночастицы и нанофильтры обладают большим потенциалом для очистки воды, особенно когда речь идет о том, как производить чистую воду для развивающихся стран. Тем не менее, риски использования небольших реактивных частиц, которые могут непреднамеренно оказаться в системе водоснабжения и влиять на биологические экосистемы, не могут быть упущены. Дальнейшие испытания должны проводиться до того, как наночастицы могут считаться безопасными для входа в водоснабжение, чтобы уменьшить риск разрушительных биологических сообществ.

Разработанный, спроектированный, управляемый и управляемый Fera Science Ltd в сотрудничестве с Центром защиты и защиты сельскохозяйственных культур (CHAP), разработанный Innovate UK, обеспечит научные исследования возможностей в широком спектре отраслей промышленности.

Source link