Forscher entwickeln ein neues Material, das eine gefährliche "ewige Chemikalie" aus dem Trinkwasser entfernt
Leistungsstarke Technologie könnte die Wasseraufbereitung revolutionieren
Forscher der NYU Abu Dhabi (NYUAD) haben ein innovatives kationisches kovalentes organisches Gerüst (COF) entwickelt, das Perfluoroctansäure (PFOA), einen schädlichen und langlebigen Schadstoff, effizient nachweist und aus dem Trinkwasser entfernt. Dieser Durchbruch ist eine Antwort auf die globale Herausforderung, perfluorierte alkylierte Substanzen (PFAS) oder "forever chemicals" zu entfernen, die aufgrund ihrer Anreicherung im Wasser und ihrer Verbindung zu schwerwiegenden Gesundheitsrisiken, einschließlich Krebs und Entwicklungsstörungen, Anlass zu Besorgnis geben.
Asmaa Jrad, Postdoktorandin - Ali Trabolsi, Professor für Chemie - Gobinda Das, wissenschaftlicher Mitarbeiter
NYU Abu Dhabi
Das synthetische COF-Material, das von der Trabolsi-Forschungsgruppe der NYUAD entwickelt wurde, ist in der Lage, PFAS schnell und effizient in umweltrelevanten Konzentrationen zu erkennen und aus dem Wasser zu entfernen, was eine vielversprechende Lösung jenseits der herkömmlichen Behandlungsmethoden darstellt, die PFAS nur schwer entfernen können. Dieses Material könnte in Haushaltswasserfilter eingebaut werden und die Leistung herkömmlicher Materialien erhöhen, was praktische und skalierbare Anwendungen weltweit ermöglicht.
Die Ergebnisse sind in Nature Communications in einer Studie mit dem Titel Cationic Covalent Organic Framework for the Fluorescent Sensing and Cooperative Adsorption of Perfluorooctanoic Acid veröffentlicht. Mithilfe einer einfachen sonochemischen Methode entwickelten die Forscher ein COF, das sowohl hydrophobe als auch elektrostatische Wechselwirkungen optimierte und eine Fülle von Adsorptionsstellen aufwies, um die Wechselwirkungen mit PFAS-Molekülen zu maximieren. Dies ermöglichte es den COFs, PFOA innerhalb von Sekunden zu erkennen und zu entfernen, selbst bei umweltrelevanten Konzentrationen. Anschließend untersuchten die Forscher die Mechanismen, die sowohl der Erkennung als auch der schnellen Entfernung zugrunde liegen, mit Hilfe von Computersimulationen, die Einblicke in die Wechselwirkungen auf atomarer Ebene lieferten und als wertvoller Leitfaden für die weitere Forschung auf diesem Gebiet dienen.
"Dieser Durchbruch, der eine schnellere und effizientere Lösung als die bestehenden Technologien bietet, hat das Potenzial, die Wasserreinigung zu verändern und die Wasserqualität auf der ganzen Welt erheblich zu verbessern", sagte Ali Trabolsi, NYUAD-Professor für Chemie und Co-PI am NYUAD Water Research Center, der diese Arbeit mit seinem Team leitete, zu dem auch die promovierte wissenschaftliche Mitarbeiterin Asmaa Jrad und der wissenschaftliche Mitarbeiter Gobinda Das gehören. "Angesichts der weiten Verbreitung von Chemikalien in unserer Umwelt und unseren Blutbahnen, die eine erhebliche Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen, kommt diese neue Technologie zur rechten Zeit und ist unerlässlich".
In Anerkennung der Auswirkungen dieser Forschung wurde Jrad zum MIT Innovator Under 35 2023 ernannt, was die Bedeutung der Innovation unterstreicht. Das Team hofft, dass dieses Projekt das Bewusstsein für PFAS-Risiken in den Vereinigten Arabischen Emiraten und weltweit schärfen wird und sich für eine verstärkte Überwachung von PFAS und Sicherheitsstandards einsetzt.
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Originalveröffentlichung
Asmaa Jrad, Gobinda Das, Nour Alkhatib, Thirumurugan Prakasam, Farah Benyettou, Sabu Varghese, Felipe Gándara, Mark Olson, Serdal Kirmizialtin, Ali Trabolsi; "Cationic covalent organic framework for the fluorescent sensing and cooperative adsorption of perfluorooctanoic acid"; Nature Communications, Volume 15, 2024-12-2
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