Mikroreaktorji prihodnosti za učinkovito čiščenje odpadnih voda s hidroksilnimi radikali
George Becker/Pexels
Datum objave:
Problematika čiščenja odpadnih voda postaja vse bolj pereča v sodobni družbi, kar se odraža tudi v intenzivnih raziskavah na tem področju. Konvencionalni postopki čiščenja namreč vse težje zadostujejo vse večji raznolikosti onesnaževal, ki končajo v različnih vodnih telesih – tako v površinskih kot tudi v podzemnih vodah. Zato se veliko naporov vlaga v razvoj novih tehnoloških pristopov za reševanje tega izziva, pri čemer kavitacija izkazuje potencial kot ena izmed obetavnih tehnologij.
Kavitacija je fizikalni pojav, pri katerem zaradi lokalnega znižanja tlaka v tekočini nastanejo majhni parni mehurčki. Ob njihovem kolapsu nastanejo močne mehanske sile (strižne sile, tlačni udarni valovi, mikrocurki) in kemijske reakcije, predvsem tvorba hidroksilnih radikalov. Ti radikali so izjemno reaktivni in lahko učinkovito razgrajujejo organska mikroonesnaževala, in inaktivirajo bakterije in viruse v vodi.
Doslej so raziskave kavitacije potekale predvsem na večjih reaktorjih z milimetrskimi do centimetrskimi zožitvami. V tokratni študiji pa so raziskovalci s Fakultete za strojništvo UL in Fakultete za farmacijo UL v sodelovanju z Univerzo Sabanci v Carigradu (Turčija) preučevali vpliv mikrofluidnih reaktorjev z velikostjo zožitev v mikrometrskem območju. Ugotovili so, da zmanjšanje velikosti reaktorja bistveno spremeni značilnosti kavitacijskega toka – poveča se nastanek hidroksilnih radikalov, kar pospešuje razgradnjo mikroonesnaževal.
Rezultati kažejo, da lahko pravilno zasnovan mikroreaktor kemijske učinke poveča za 30-krat v primerjavi s tradicionalnimi sistemi. To odpira nove možnosti za učinkovitejše in varčnejše čiščenje vode. »Naša odkritja dokazujejo, da mikrofluidni reaktorji omogočajo bolj učinkovit nadzor nad kavitacijo. To tehnologijo lahko uporabimo v industriji, še posebej za čiščenje vode,« poudarja dr. Mojca Zupanc, ena od vodilnih avtoric raziskave.
Obeti za prihodnost
V prihodnosti bi lahko takšni mikroreaktorji postali ključni gradniki kompaktnih in energetsko učinkovitih naprav za čiščenje voda, razgradnjo škodljivih kemikalij ali celo sintezo materialov.
