U CORVALLISU, u državi Oregon, istraživački tim pod vodstvom Kyriakosa Stylianoua, kemijara sa Sveučilišta Oregon State, postigao je značajan napredak u pronalaženju rješenja za globalni problem onečišćenja podzemnih voda herbicidom. Kyriakos Stylianou, član Znanstvenog fakulteta OSU-a, predvodio je međunarodni tim koji je otkrio materijal poznat kao metalo-organski okvir, ili MOF, koji ima sposobnost potpunog uklanjanja i razgradnje često korištenog herbicida glikozata.

Istraživački tim, u suradnji sa znanstvenicima sa Sveučilišta Oregon State i Sveučilišta Tiangong u Kini, testirao je četiri različita MOF-a. Materijal zasnovan na skandiju, s kemijskim simbolom Sc, i karboksilatnim spojnicom, TBAPy, pokazao je izvanrednu učinkovitost.

Stylianou je objasnio da je, kad je izložen svjetlosti samo pet minuta, Sc-TBAPy uklonio 100% glikozata iz vode. Osim što je pokazao bržu adsorpciju i učinkovitiju fotodegradaciju glikozata u usporedbi s druga tri TBAPy MOF-a koja su ispitana, ovaj materijal je razgradio glikozat ne proizvodeći pritom toksičnu kiselinu, za razliku od ostalih triju.

Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Nature Communications.

MOF-ovi korišteni u ovom eksperimentu oslanjaju se na fotokatalizu. Katalizator je tvar koja povećava brzinu kemijske reakcije ne podliježući pritom trajnoj kemijskoj promjeni, a fotokatalizatori su materijali koji apsorbiraju svjetlost kako bi dosegli višu razinu energije i mogli koristiti tu energiju za razgradnju organskih kontaminanata putem oksidacije.

Primjene fotokatalizatora obuhvaćaju samoočišćavajuće premaze za zidove, podove, stropove i namještaj otporne na mrlje i neugodne mirise.

Metalno-organski okviri (MOF-ovi) sastoje se od pozitivno nabijenih metalnih iona okruženih molekulama organskih spojnica. To su kristalni, porozni materijali s prilagodljivim strukturnim svojstvima i nanoporima. MOF-ovi se mogu dizajnirati s različitim komponentama koje određuju njihova svojstva.

Glikozat, poznat i kao N-fosfonometil glicin ili PMG, široko se koristi u poljoprivredi više od 50 godina otkako se prvi put pojavio na tržištu pod trgovačkim imenom Roundup.

"Korištenje glikozata i drugih herbicida uobičajeno je za zaštitu poljoprivrednih površina od korova, ali njegova postojanost u okolišu povezana je s potencijalnim zdravstvenim učincima na različite žive organizme, uključujući ljude", rekao je Stylianou. "Samo mali postotak ukupne količine primijenjenog PMG-a apsorbiraju usjevi, a herbicidi koji se ispiru u vodene tokove primarni su uzrok onečišćenja vode. Stoga je ključno razviti inovativne tehnologije i materijale za rješavanje ovog problema."

Da bi istražili sposobnosti remedijacije PMG-a Sc-TBAPy-a, laboratorij Kyriakosa Stylianoua surađivao je s grupama koje vode Chong Fang, Paul Ha Yeon Cheong i Hongliang Huang na Sveučilištu Tiangong. Stylianou je rekao kako su mu suradnici pružili ključne uvide u adsorpcijska svojstva i fotokatalitičku aktivnost MOF-a.

U istraživanju su važne uloge imali i diplomanti Sveučilišta u Oregonu, istaknuo je Stylianou. Nan Chieh Chiu, Jacob Lessard i Emmanuel Musa predvodili su sve eksperimente i testiranja katalize, Logan Lancaster istraživao je optička svojstva proučavanih materijala, a Clara Wheeler računalno je ispitivala njihova elektronska svojstva.

U studiji su sudjelovali i postdoktorski istraživač OSU-a Taylor Krueger, istraživački suradnik Cheng Chen te diplomanti Trenton Gallagher i Makenzie Nord.

Istraživanje su financirali Nacionalna zaklada za znanost, Znanstveni fakultet Sveučilišta u Oregonu i Odjel za kemiju OSU-a.

Izvor: Oregon State University