Pozostałości antybiotyków powszechnie występujące w ściekach i spływach rolniczych, stanowią narastający problem środowiskowy – przypominają autorzy badania opisanego na łamach „Sustainable Carbon Materials”.

Zanieczyszczenia te są niebezpieczne, ponieważ przyczyniają się do rozwoju oporności na antybiotyki.

Aby rozwiązać ten problem, różne zespoły pracują nad opracowaniem katalizatorów, które aktywują obecny w powietrzu tlen w celu rozkładu szkodliwych substancji, bez konieczności stosowania agresywnych reagentów.

Chińscy naukowcy opracowali szybką metodę, która pozwala w ciągu zaledwie kilku milisekund wytwarzać wysoce aktywne katalizatory żelazowo-węglowe. W samonagrzewającym się procesie powstają temperatury rzędu 4 tys. kelwinów, co przekształca proste prekursory żelaza i węgla w stabilny, przewodzący kompozyt.

Otrzymany katalizator Fe/C zawiera dwa kluczowe stany żelaza – Fe0 i Fe2+, równomiernie rozproszone w sieci węglowej.

„Te dwie formy żelaza współpracują ze sobą jak partnerzy. Przewodząca struktura węglowa umożliwia im sprawne przekazywanie elektronów, co pozwala cząsteczkom tlenu przekształcać się w reaktywne rodniki atakujące zanieczyszczenia” – tłumaczy Xiangdong Zhu z Uniwersytetu Fudan.

Katalizator wykazał wyjątkową skuteczność w rozkładzie sulfametoksazolu – antybiotyku często zanieczyszczającego środowisko. W testach laboratoryjnych usunął do 94,6 proc. tej substancji w ciągu zaledwie czterech godzin.

Nowe podejście opiera się wyłącznie na tlenie cząsteczkowym, dzięki czemu jest bardziej przyjazne dla środowiska i opłacalne ekonomicznie.

Katalizator wykazał również doskonałą odporność, utrzymując wysoką skuteczność degradacji w szerokim zakresie pH oraz w złożonych warunkach glebowych.

„Trwałość tego materiału w różnych warunkach wodnych i glebowych sugeruje, że może on działać skutecznie również poza laboratorium. To kluczowy krok w kierunku praktycznych zastosowań” – podkreślają naukowcy.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/