محققان دانشگاه نورث‌وسترن موفق به گسترش یک اسفنج اختصاصی شده‌اند که می‌تواند آلاینده‌ها را جذب کرده و در صورت نیاز، آنها را آزاد کند. این فناوری تازه می‌تواند راهکاری مقرون‌به‌صرفه و قابل منفعت گیری مجدد برای تصفیه آب باشد.

با افزایش آلودگی آبراه‌ها به علت ریزمغذی‌های ناشی از پساب‌های کشاورزی و فرآیندهای صنعتی، راه حلهای جدیدی برای حذف آلاینده‌هایی همانند فسفات، مس و روی در حال ظهور است.

اگرچه راهکارهای جاری برای تصفیه آب وجود دارند، اما طبق معمولً هزینه‌بر بوده و تنها یک‌بار قابل منفعت گیری می باشند. اما اسفنج جدیدی که توسط پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن گسترش یافته است، می‌تواند آلاینده‌ها را جذب کرده و در اوقات لزوم آنها را آزاد کند. این ویژگی علتمی‌شود این فناوری، راهکاری مقرون‌به‌صرفه و قابل بازیافت برای تصفیه آب باشد.

این اسفنج با نانوذراتی پوشانده شده که تمایل بالایی به جذب آلاینده‌ها دارند. این فناوری قادر است فلزاتی همانند روی و مس، فسفات و حتی سرب را از آب حذف کند. این چنین در نسخه‌های قبلی خود، موفق شده است میکروپلاستیک‌ها و نفت را از دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها جذب کند. ویژگی بی همتا این اسفنج این است که در معرض سطوح گوناگون pH، آلاینده‌های جذب‌شده را آزاد کرده و آنها را برای منفعت گیری مجدد بازیابی می‌کند.

محققان در این پروژه راه حلهایی برای انطباق این فناوری با آلاینده‌های خاص حاضر در شیکاگو اراعه کرده‌اند. این روش امکان بازیابی منابعی که طبق معمولً نیاز به استخراج از معادن دارند را فراهم می‌کند.

پروفسور وینایک دراوید، سرپرست این پژوهش، می‌گوید: این فناوری می‌تواند به‌گفتن یک جاذب عمومی یا به‌طور خاص برای گروه‌های خاصی از آلاینده‌ها همانند فلزات، پلاستیک‌ها یا مواد مغذی تنظیم شود.

نسخه اولیه این اسفنج از پلی‌یورتان ساخته شده و با موادی پوشیده شده می بود که روغن را جذب و آب را دفع می‌کرد. اما نسخه تازه، از سلولز زیاد آب‌دوست ساخته شده و با ذراتی پوشیده شده که برای جذب آلاینده‌های گوناگون تنظیم شده‌اند. این اسفنج به لطف ساختار متخلخل خود، سطح بسیاری برای جذب آلاینده‌ها فراهم می‌کند.

پروفسور دراوید چندین دفعه این فناوری را «چاقوی سوئیسی» نامیده است، چون دارای کاربردهای متنوعی است و قابلیت منفعت گیری مجدد را دارد. او شرکت نوآوری کورال اینوویشنز (Coral Innovations) را تأسیس کرده تا این فناوری را برای تصفیه محیط‌زیست تجاری‌سازی کند.

شرکت استورم‌ترپ (StormTrap, LLC)، تولیدکننده تجهیزات تصفیه آب‌های سطحی، با آگاهی از این فناوری، از تیم تحقیقاتی خواست کرد تا این اسفنج را برای سه آلاینده مهم که بر کیفیت آب شیکاگو تأثیر می‌گذارند، آزمایش کند. این شرکت امیدوار است مواد جاذب جدیدی را به محصولات خود اضافه کند و از محققان خواست تا غلظت آلاینده‌ها را تا حد غیرقابل‌ردیابی افت دهند.

آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده (EPA) سطح مجاز برخی مواد معدنی را بر پایه تأثیرات بر سلامت انسان تعیین می‌کند. اما این مقدار، همیشه با استانداردهای زیست‌محیطی همخوانی ندارد. به گفتن مثال، در حالی که استانداردهای آب آشامیدنی زیاد تر در محدوده ppm (تکه در میلیون) تعیین خواهد شد، افت تأثیر آلودگی‌هایی همانند شکوفایی جلبکی امکان پذیر نیاز به حذف آلاینده‌ها در غلظت‌های زیاد کمتر داشته باشد.

این تیم تحقیقاتی دریافته است که برای حذف فلزات همانند مس و روی، کافی است pH را افت دهند. بعد از حذف این فلزات، با افزایش pH، فسفات نیز از اسفنج جدا می‌شود. آزمایش‌های انجام‌شده نشان داد که بعد از پنج چرخه جمع‌آوری و حذف آلاینده‌ها، کارکرد اسفنج هم چنان پایدار باقی می‌ماند و آب تصفیه‌شده، عملاً عاری از آلاینده‌های قابل تشخیص است.

به نقل از ستاد نانو، همکاری با استورم‌ترپ این امکان را فراهم کرده تا کارایی این فناوری برسی شده و سریع تر از مرحله آزمایشگاهی به مرحله صنعتی منتقل شود. منفعت گیری از این اسفنج در سناریوهای واقعی، مرحله مهم بعدی خواهد می بود. اکنون، آزمایش‌های انجام‌شده در شرایط کنترل‌شده‌ای صورت گرفته که هر آلاینده در غلظت‌های یکسان وجود داشته است. قدم بعدی شامل بازدید مقدار آلاینده‌هایی است که یک اسفنج می‌تواند در محیط واقعی جذب کند و همکاری با دیگر محققان دانشگاه نورث‌وسترن برای گسترش راهکارهای پاک‌سازی آبراه‌ها خواهد می بود.