Nanopartículas de ferro podem ajudar a tratar a água poluída – nossa equipe de cientistas criou suplementos nutricionais vencidos

Hoje, quase 1800.000 acres De terra nos Estados Unidos é usado para se livrar dos resíduos de aterros sanitários. Em termos de tamanho, os Estados Unidos nasceram sozinho Mais de 290 milhões de toneladas de resíduos sólidos Em 2018, equivalente a cerca de 235.000 piscinas olímpicas, assumindo a densidade média de resíduos sólidos de meia tonelada por metro cúbico.

Cerca de 9 % – cerca de 26 milhões de toneladas – deste resíduo consiste em ferro e aço. Esses são os recursos estáveis de valor de mercado usados em vários projetos de infraestrutura civil. Como uma equipe para Engenheiros AmbientaisQueríamos saber se podemos usar resíduos ricos em ferro para produzir nanopartículas para óxido de ferro-uma ferramenta útil para combater a poluição da água e construir dispositivos de engenharia.

Tudo sobre nanopartículas

Partículas de óxido de ferro nanico Consiste em átomos de ferro e oxigênio e, devido ao seu tamanho, eles mostram propriedades físicas e químicas únicas. É muito pequeno, geralmente no diâmetro dos nano-bilhões de metros.

As nanopartículas do óxido de ferro que coletamos eram um grupo distinto chamado magnético e magimit. Estudos iniciais mostraram que as nanopartículas deste grupo podem Ajudando a droga a alcançar a parte certa do corpoÉ feito Baterias de carro Mais eficiente e Melhorando os sensores Para detectar gás tóxico, bem como som e movimento.

Como essas nanopartículas são feitas de ferro, elas são magnéticas e estáveis. Seu tamanho pequeno oferece a eles um grande espaço de superfície em relação ao seu tamanho, permitindo que eles apreendam poluentes na água. Além disso, sua natureza magnética o torna ideal para a construção de componentes elétricos muito pequenos e finos.

Em nosso trabalho, queríamos encontrar uma nova maneira de produzi -lo usando resíduos. Em nosso último estudo, Foi publicado na revista RSC SustainabilityDesenvolvemos um método ambientalmente amigável para sintetizar nanopartículas de óxido de ferro a partir de suplementos nutricionais vencidos. Essa abordagem não apenas dá valor aos produtos negligenciados, mas também suporta um método de produção mais sustentável e administrativo.

O processo de pesquisa

Para conduzir nossos estudos, usamos um chamado chamado Carbna térmica de água Para produzir essas nanopartículas magnéticas. Conseguimos obter uma grande quantidade de suplementos de ferro expirados do centro de saúde local.

O processo aquoso de carbonidade usa um tipo de cozinha de pressão turbo que você pode ter em sua cozinha. Para nossa receita, combinamos 20 gramas de todos os suplementos de ferro de validade e água em um reator de pressão especializado. Em seguida, cozinhamos a mistura a uma temperatura de 527 graus Fahrenheit (275 ° C) por seis a 12 horas. Sob essa extensa temperatura e pressão, os suplementos nutricionais entraram em colapso, que produziram pequenas moléculas- de 10 a 11 nm.

O produto final garante um material sólido de carvão chamado hidrochaar, que constitui cerca de 20 % a 22 % do produto. O hidrogênio consiste em nanopartículas de óxido de ferro e grafite, uma substância rica em carbono que dá sua aparência aquosa semelhante ao carvão. O resto se tornou um escuro significa semelhante ao gotejamento, separado do hidrogênio.

A carbonidade térmica da água não é a única maneira usada para fazer nanopartículas para óxido de ferro. Existem outros métodos tradicionais, como APRICIPITAÇÃOQue envolve a mistura de produtos químicos para formar sólidos. Outra maneira é Degeneração do perfumeOnde os materiais são aquecidos na ausência de oxigênio. Finalmente, BoosterQue aquece os materiais na presença de oxigênio.

Esses métodos geralmente requerem insumos de energia mais altos, cerca de 1.292 a 1832 graus Fahrenheit (700 a 1000 ° C) ou produtos químicos de sal severos. Por outro lado, a carbonidade aquática, a maneira como usamos, depende da água e pode ocorrer a uma temperatura baixa.

Comparamos o uso do nosso processo de caloria térmica com outros métodos e descobrimos que ele tinha O menor efeito ambiental.

De água poluída à limpeza

As nanopartículas do óxido de ferro que criamos são muito úteis para o tratamento da água. eles Especialmente bom em remover o óleo e Metais pesados Como chumbo, cádmio, zinco e cromo da água. Esses poluentes são conhecidos por causar causa séria Problemas de saúde, incluindo câncer.

Você pode misturá -lo com água contaminada ou permitir que a água passe por ele, semelhante a um filtro caseiro conjunto.

Para testar seu desempenho, misturamos nossas partículas de óxido de ferro em amostras de esgoto que contêm Corante azul de metilenoPoluição conjunta em tecido e esgoto de fabricação. Descobrimos que eles removeram mais de 95 % do corante e, como as partículas são magnéticas, podemos removê -los da água tratada usando ímãs para não poluir a água.

Dependendo do tipo de poluente na água, as nanopartículas de óxido de ferro podem ser às vezes Reutilizá -lo depois de aquecê -lo novamente.

Faça um pé

Produzimos uma pequena quantidade dessas nanopartículas em laboratório para este estudo. No entanto, grandes quantidades de resíduos de ferro são enviadas para desperdiçar enterros. Isso inclui materiais como lodo de aço e destruição mineral. Em teoria, muitas dessas nanopartículas podem ser produzidas no futuro. Se for produzido em grandes quantidades o suficiente, os sistemas de filtração de água e águas residuais podem ser usadas essas partículas para tratar mais água.

Mas o desperdício de aterros sanitários não é todo tipo de desperdício. Os resíduos ricos em ferro podem ser contaminados com outros materiais, o que torna suas fontes, classificá -las e reciclá -las é amplamente usada para recursos e caras. Para expandir o escopo dessa tecnologia de maneira sustentável, os pesquisadores precisarão primeiro superar esses desafios.

Pelo lado positivo, Os economistas esperam Esses minerais alternativos, incluindo nanopartículas de óxido de ferro, podem ajudar. Tecnologias futuras e inteligência artificial. Essas nanopartículas podem ser usadas para fabricar ingredientes de computação de alto desempenho. Esses componentes incluem Armazenando memória magnética e Semicondutor Encontrei em nossas técnicas diárias.

Muitos de Metais críticos atualmente usados Caro, raro ou GeopolíticoCobalto, níquel e lehium. Como resultado, nossa equipe começou a explorar como limitar esse método de aquarela e aplicado a outros tipos de resíduos.

Nosso objetivo de longo prazo é expandir o conjunto de ferramentas para produzir nanopartículas sustentáveis, continuando a enfrentar desafios ambientais e demandas materiais por inovações futuras.

(Ahmed Ibrahim Yunus é candidato a doutorado em engenharia ambiental, Instituto de Tecnologia da Geórgia. Joe Frank Bozman III Professor Assistente de Engenharia Civil e Ambiental para Políticas Públicas, Instituto de Tecnologia da Geórgia)

(Este artigo da conversa é republicado sob o licenciamento Creative Commons. Leia o artigo original aqui: https://theconversion.com/ireon-nopartitions-can- heelp-treat-wateer-team-f-cientists- Create-out-out-of-Expplements 260364)

Publicado 10 de agosto de 2025 18:31