Karbonhidrat Polimerleri, Su Arıtımı İçin Tatlı Bir Çözüm Olabilir

Yeni araştırmalar, bitkilerden elde edilen şeker türevi polimerlerin, sudaki ağır metalleri etkili bir şekilde uzaklaştırabileceğini gösteriyor.

Suyla kirlenmiş ağır metaller, hem insan tüketimi hem de sucul yaşam için ciddi bir tehdit oluşturabilir. Bitkilerden elde edilen şeker türevi polimerler, bu metalleri uzaklaştırır ancak genellikle stabilite veya suda çözünürlüklerini ayarlamak için başka maddelere ihtiyaç duyarlar. Şimdi, Teksas Üniversitesi Austin‘den araştırmacılar, ACS Central Science dergisinde, ağır metalleri yakalayıp kolayca uzaklaştırılabilen çözünmez kümeler oluşturan şeker benzeri bir polimeri rapor ediyorlar. Kavram kanıtı testlerinde, polimer, kadmiyum ve kurşun gibi kalıcı kirleticilerle zenginleştirilmiş nehir suyundan bu iyonları başarıyla uzaklaştırdı.

Bazı ağır metal iyonları, içme suyunda yüksek seviyelerde toksik olabilir. Bu kirleticileri uzaklaştırmak için kullanılan yöntemler, örneğin filtrasyon, enerji yoğun olabilir ve hızla tıkanan ve değiştirilmesi gereken metal yakalayan membranlara dayanır.

Su arıtımını iyileştirmek için araştırmacılar bitkilere yönelmiştir. Bitkiler, hücrelerini metal iyonlarını yakalayan polisakkarit bariyerlerle korur. Örneğin, yakın tarihli bir çalışmada, bamya ve aloe veradan elde edilen yapışkan polisakkarit ekstraktları, atık sudan mikroplastikleri uzaklaştırmak için kullanılmıştır. Ancak, bazı polisakkaritler suda çözünür ve metal yakalama ve uzaklaştırma için çözünmez jeller oluşturmak üzere katkı maddelerine ihtiyaç duyar. Bu nedenle, Cassandra Callmann ve araştırma ekibi, su çözünürlüğü kontrol edilebilir şeker benzeri yapılara sahip tek bir malzeme tasarlamaya karar verdi.

Ekip, her biri su çözünmez bir omurgaya ve tekrarlayan birimlerden bilezikteki tılsımlar gibi sarkan farklı su çözünür karbonhidratlara sahip birkaç polimer oluşturdu. Ä°lk testlerde, iyonik kadmiyumu en verimli şekilde çeken ve bağlayan karbonhidrat “tılsımı”, bir karboksilik asit grubu içeriyordu. Daha sonra, iyonik kadmiyum ile zenginleştirilmiş su testlerinde, karboksilik asit içeren polimer üç dakika sonra görünür kümeler oluşturdu ve bu kümeler filtrelenerek uzaklaştırılabildi. Ayrıca, suyun asitliğini ayarlayarak kümeler tekrar çözündü ve kadmiyumu serbest bıraktı. Bağlama, kümeleme ve yeniden çözünme işlemlerinin üç döngüsünden sonra, polimer aynı metal yakalama verimliliğini korudu ve geri dönüştürülebilir bir malzeme olma potansiyelini gösterdi.

Kavram kanıtı olarak, ekip daha sonra karbonhidrat içeren polimeri, kadmiyum ve kurşun iyonları ile zenginleştirilmiş Colorado Nehri suyunda test etti. Nehir numunesi, eklenen metallerden önemli ölçüde daha fazla iyonik kalsiyum, sodyum ve magnezyum içeriyordu. 24 saatlik bir süre boyunca, polimer eklenen kadmiyumun %20’sini ve kurşunun %45’ini yakaladı ve diğer metal iyonlarından minimum miktarları tuttu.

Araştırmacılar, yeni malzemelerinin su arıtımı için daha verimli, yeniden kullanılabilir ve seçici malzemelere doğru atılmış umut verici bir adım olduğunu söylüyorlar.

Bu çalışma, su kaynaklarımızı ağır metal kirleticilerden arındırmada bitkilerden elde edilen polimerlerin potansiyelini vurgulamaktadır. Bitkisel ve doğal malzemelerin kullanımı, hem çevresel sürdürülebilirlik hem de ekonomik açıdan büyük avantajlar sunmaktadır. Ayrıca, polimerin geri dönüştürülebilir olması, uzun vadede maliyet etkin bir çözüm olabileceğini göstermektedir.

Yazarlar, bu çalışmanın Welch Vakfı, Teksas Kanser Önleme ve Araştırma Enstitüsü ve Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edildiğini belirtmektedir.

Bu makale, Amerikan Kimya Derneği’nin bir basın bülteninden uyarlanmıştır.