Revoluční metoda: vědci pomocí světla a levného prášku čistí vodu od antibiotik

Tým vědců z Ostravy a Olomouce představil inovativní metodu, která by mohla významně zvýšit čistotu vod v českých řekách. Pomocí snadno dostupného grafitického nitridu uhlíku a viditelného světla dokázali v laboratorních podmínkách odstranit z vody až 95 procent zbytků antibiotik a dalších léčiv, se kterými si běžné čističky neumějí poradit.

Výzkum se zaměřuje na toxicitu vzniklých látek a budoucí využití „solární“ technologie v reálném provozu.

Tým vědců z Ostravy a Olomouce přišel s objevem, který může poměrně snadno zlepšit čistotu vod v řekách. V nich lze nalézt například zbytky antibiotik či stimulantů, s nimiž si čističky odpadních vod ne vždy umějí poradit.

Vědci našli možnost, jak úspěšně odstraňovat zbytky léčiv z vody pomocí snadno dostupného uhlíkového materiálu a světla. Svou studii publikovali v mezinárodním vědeckém časopise iScience.

Zbytky léčiv patří k největším ekologickým výzvám současnosti. Nová studie vědců z Ostravské univerzity, Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava a Univerzity Palackého v Olomouci ukazuje, že řešení může nabídnout grafitický nitrid uhlíku, který reaguje na světlo.

Češi pijí znečištěnou vodu. Na vině jsou léky, pesticidy, ale i minimaxy

„Laik si testovaný grafitický nitrid uhlíku může představit jako velmi jemný prášek, který se po osvícení chová podobně jako solární panel. Jen namísto výroby elektřiny spouští chemické reakce, které rozkládají zbytky léků ve vodě,“ přiblížil profesor Petr Praus z Ostravské univerzity.

Ten se fotokatalytickými reakcemi pomocí grafitického nitridu uhlíku zabývá už více než deset let. „Velkou výhodou je, že potřebné reakce lze aktivovat viditelným světlem, tedy například slunečním zářením,“ podotkl Praus.

Zbytková léčiva v odpadních vodách se tradičním způsobem pomocí aktivovaného kalu odstraňují obtížně. „To je důvod, proč hledáme alternativní možnosti čištění vody, a právě fotokatalýza představuje jedno z možných řešení,“ objasnil Petr Praus.

Úspěšnost 95 procent...

Výzkumný tým se zabýval také studiem látek, které vznikají při rozkladu antibiotik touto metodou.

„To se ve vědeckých publikacích často opomíjí. Je třeba sledovat vznik těchto látek a jejich toxicitu pro životní prostředí,“ upozornil Praus.

V laboratorních podmínkách se vědcům podařilo během dvou hodin odstranit více než 95 procent antibiotika ofloxacinu a léku diclofenac, u kofeinu pak přibližně 80 procent. „Na základě těchto analýz vidíme, že většina vzniklých látek představuje nižší ekologickou zátěž pro vodní prostředí než původní léčiva,“ dodal Petr Praus.

Další výhodou této metody, kromě toho, že k iniciaci stačí pouze sluneční světlo, je také stabilita, opakovatelná použitelnost a také snadná dostupnost použitého katalyzátoru.

Antibiotika a znečištěná voda. Máme se pokrmům z ryb raději vyhýbat?

„Grafitický nitrid uhlíku lze snadno a levně připravit zahříváním organických látek obsahujících dusík, například melaminu,“ objasnil Praus. „Melamin se zahřívá několik hodin při teplotách kolem pěti set stupňů Celsia. Během tohoto procesu polymeruje a vzniká žlutý prášek surového grafitického nitridu uhlíku. Ten lze upravovat podle požadavků na výsledné vlastnosti materiálu.“

Rozklad léčiv

V dalším výzkumu se vědci zaměří na fotokatalytický rozklad dalších léčiv a zejména na vlastnosti a toxicitu vznikajících rozkladných produktů.

„V ideálním případě by se organické látky měly převážně přeměnit na oxid uhličitý a vodu, často však dochází také k jejich transformaci na nové produkty. Pokud k tomu dojde, měly by být tyto sloučeniny netoxické a přirozeně rozložitelné v životním prostředí,“ sdělil Praus s tím, že v minulosti už vědci z Ostravy studovali rozklad léčiv, jako jsou diclofenac, ibuprofen a paracetamol, ale také některých organických barviv či fenolu.

Následovat by mohlo testování na reálných odpadních vodách a rozšíření sledovaného spektra léčiv.

„Je třeba pamatovat na to, že nejde o náhradu klasických čistíren, ale o cílený nástroj pro odstranění látek, které dnes ve vodě zůstávají,“ upozornil Praus. „V rámci studie šlo samozřejmě o test vybraných látek v laboratorních podmínkách, kde jsme neřešili další příměsi, jako jsou organické látky nebo anorganické soli, které se mohou promítnout do účinnosti fotokatalyzátoru.“