Nové možnosti úpravy vody mohou nabídnout jednoatomové katalyzátory
Nové perspektivy v oblasti čištění vod s důrazem na udržitelnost prostředí představili autoři z CATRIN Univerzity Palackého, Centra energetických a environmentálních technologií VŠB-TUO a Texas A&M University v přehledovém článku v prestižním časopise Chemical Society Reviews, který na něj graficky upozorňuje i na svém přebalu. Hlavní pozornost výzkumníci soustředili na využití metody inženýrství na úrovni jednotlivých atomů a jejímu srovnání s tradičními technologiemi úpravy vody.
Pilotní aplikace jednoatomárních katalyzátorů (Single Atom Catalysts, SACs) v technologiích úpravy vody se objevily teprve nedávno. Přehledový článek vypracovaný na základě pozvání editorů Royal Society of Chemistry představuje využití SACs při aktivaci peroxidu vodíku a persulfátů k produkci reaktivních chemických forem využitelných v procesech úpravy vody a porovnává mechanismy těchto procesů s tradičními technologiemi čištění vod.
„Největším problémem současných technologií čištění vod je obtížné odstranění velmi nízkých množství některých polutantů, zejména v přítomnosti anorganických iontů a přírodní organické hmoty, které se obvykle ve vodě vyskytují v mnohem vyšších koncentracích. Ukazuje se, že využití vhodných jednoatomárních katalyzátorů představuje zásadní změnu v odstraňování stopových množství toxických látek s vysokou účinností. V pilotních aplikacích nebyl pozorován téměř žádný vliv chloridů, uhličitanů, fosfátů a přírodních organických látek, které by snižovaly účinnost SACs při likvidaci znečisťujících látek ve vodě. To otevírá nové možnosti řešení celosvětového problému, jímž je narůstající nedostatek pitné vody a s tím související potřeba jejího opětovného využití,“ uvedl jeden z korespondujících autorů Radek Zbořil z CATRIN Univerzity Palackého, který rovněž vede výzkumnou laboratoř v Centru energetických a environmentálních technologií VŠB-TUO.
Autoři se ve studii zaměřují na porovnání účinnosti jednoatomárních katalyzátorů s tradičními oxidačními procesy. Kromě řady podobností v oblasti tvorby reaktivních radikálů dochází ke zjištění, že SACs s laditelným koordinačním okolím a valenčním stavem kovů mohou generovat výhradně neradikálové chemické formy dovolující vysoce účinné čištění vody často ve velmi složitých chemických matricích. Právě vysoká účinnost SACs pro odstranění velmi toxických látek při současné eliminaci vlivu dalších složek obsažených ve vodě skýtá obrovský potenciál z hlediska vývoje nových udržitelných technologií čištění vod s velkým komerčním potenciálem.
Článek vznikl také díky podpoře projektů REFRESH – Research Excellence For REgion Sustainability and High-tech Industries project (CZ.10.03.01/00/22_003/0000048) z operačního programu Spravedlivá transformace a projektu TECHSCALE (CZ.02.01.01/00/22_008/0004587) z operačního programu Jan Amos Komenský.