Materiały filtracyjne z nanocząstkami oczyszczają wodę i powietrze

"Takim filtrom chcemy nadać właściwości fotokatalityczne, antybakteryjne oraz wydłużyć ich żywotność" - tłumaczy w rozmowie z PAP koordynatorka projektu dr inż. Marta Bojarska związana z Politechniką Warszawską, aktualnie przebywająca na stażu podoktorskim na Uniwersytecie Duisburg-Essen (Niemcy).

Za swoją pracę została wyróżniona w krajowej edycji konkursu "Innovators Under 35", organizowanego przez "MIT Technology Review" – najstarszy magazyn poświęcony technice, wydawany przez renomowany Massachusetts Institute of Technology.

Dr Bojarska i jej współpracownicy starają się przede wszystkim zwiększyć skuteczność materiałów filtracyjnych. Badaczka zaznacza jednak, że kwestia ta jest skomplikowana: w zależności od przeznaczenia, materiały filtracyjne mają bowiem różną klasę i różną skuteczność. "W większości przypadków działanie filtra bądź membrany opiera się na tzw. +efekcie sitowym+ - co oznacza, że w zależności od wielkości cząstek, zanieczyszczenie może zostać zatrzymane przez filtr bądź nie" - mówi badaczka.

Wstępne wyniki badań pokazały, że dzięki modyfikacji filtrów polipropylenowych nanopręcikami tlenku cynku, polskim naukowcom udało się zmienić klasę filtrów do oczyszczania powietrza. Oznacza to, że ich efektywność wzrosła do ponad 90 proc. dla cząstek o wielkości 1-3 mikronów przy zachowanym spadku ciśnienia.

"Im sprawniejszy jest filtr - tym więcej potrzebuje energii do działania" - zaznacza dr Bojarska. "Bardzo ważne jest więc również to, że przy usprawnianiu filtrów udało nam się nie zwiększyć spadku ciśnienia, czyli zapotrzebowania energetycznego, jakie ten filtr będzie potrzebował do pracy" - dodaje.

Zmodyfikowane materiały filtracyjne mają również właściwości antybakteryjne. "Bardzo skuteczne są np. w przypadku B. Subtilis czy E. coli: po inkubacji z naszymi membranami pożywka jest praktycznie wyjałowiona" - mówi dr Bojarska.

Jak tłumaczy badaczka, potencjalnych zastosowań bardziej wydajnych, reaktywnych materiałów filtracyjnych jest bardzo dużo. Szansy dla wynalazku upatruje ona przede wszystkim w niszach, w których powszechnie dostępne filtry czy membrany nie wystarczają. "Kiedy chcemy na przykład zamknąć obieg wody w fabryce, aby nie zużywać świeżej wody, mamy do czynienia z bardzo brudnymi ściekami" - mówi dr Bojarska. "Bardzo często komercyjne filtry wytrzymują np. rok, po czym trzeba je wymieniać" - dodaje.

Innym przykładem miejsca, w którym membrany trzeba wymieniać bardzo często, jest „korytko” z wodą, przez które przechodzi się przed wejściem do basenu. "Filtracja tej właśnie wody uszkadza membranę mniej więcej w połowie w ciągu trzech tygodni - tyle jest w niej bakterii, grzybów, które od razu porastają moduł i znajdującą się w nim membranę" - mówi dr Bojarska.

Oprócz filtracji wody, dr Bojarska ze swoją grupą badawczą zajmują się również oczyszczaniem powietrza ze szkodliwych cząstek. "Coś takiego jak domowe oczyszczacze powietrza nie jest jeszcze u nas popularne - jest za to bardzo powszechne w Chinach" - tłumaczy badaczka. - "W wielu chińskich miastach, szczególnie w Pekinie, nie da się otworzyć okna, żeby wleciało przez nie czyste powietrze. W związku z tym, w domach stoi domowa stacja wielkości klimatyzatora z filtrem oczyszczającym powietrze" - opisuje.

Jak tłumaczy dr Bojarska, stosowane tam filtry bardzo dobrze radzą sobie z oczyszczaniem powietrza - nie są jednak w stanie likwidować nieprzyjemnych zapachów. "Jeśli więc mamy w domu palacza, to filtr bardzo ładnie unieszkodliwi nam cząstki, które w wyniku palenia unoszą się w powietrzu - natomiast zapach tytoniu pozostanie".

Pierwsze wyniki badań sugerują, że ulepszone przez Polaków filtry powinny mieć właściwości umożliwiające usuwanie odorów.

Część badań realizowanych w ramach projektu pt. "Odolejanie cieczy i gazów za pomocą materiałów filtracyjnych zmodyfikowanych aerożelem" otrzymało w 2015 r. ponad 1,1 mln zł dofinansowania z NCBR w ramach programu Lider.

PAP - Nauka w Polsce, Katarzyna Florencka

kflo/ ekr/