Materiał z butelek PET może usunąć antybiotyki ze ścieków

Przyjmowane przez ludzi czy zwierzęta hodowlane antybiotyki, o ile nie ulegną rozkładowi w ich organizmach, trafiają do ścieków i rozprzestrzeniają się w środowisku, co sprzyja powstawaniu antybiotykoopornych szczepów bakterii, często nazywanych “superbakteriami’.

Do krajów szczególnie zagrożonych powstawaniem “superbakterii” ze względu na wysokie spożycie antybiotyków należy Korea Południowa. Jak podaje tamtejsze Ministerstwo Środowiska, antybiotyki wykryto w oczyszczalniach ścieków komunalnych i pochodzących z hodowli zwierząt oraz w rzekach.

Obecnie najbardziej znaną metodą skutecznego usuwania antybiotyków z wody jest wykorzystanie porowatego kompozytu węglowego uzyskiwanego przez pirolizę (podgrzewanie bez dostępu tlenu) struktur metaloorganicznych (MOF). Porowate kompozyty węglowe usuwają antybiotyki z wody adsorbując je. Jednak stosowany do syntezy MOF składnik (ligand organiczny) jest drogi, co stanowi główną przeszkodę w powszechnym zastosowaniu tej metody.

Zespół badawczy kierowany przez doktorów Jung Kyung-wona i Choi Jae-woo z Korea Institute of Science and Technology (KIST) Water Cycle Research Center opracował wysoce wydajny, adsorbujący zanieczyszczenia materiał na bazie zużytych butelek PET. Dzięki niemu badacze mają nadzieję rozwiązać problemy związane z przenikaniem antybiotyków do wody.

Aby opracować bardziej opłacalne rozwiązanie, zespół badawczy KIST zwrócił uwagę na butelki PET. Tworzywo PET, czyli poli (tereftalan etylenu) to związek otrzymywany przez polimeryzację glikolu etylenowego i kwasu tereftalowego. Kwas ten stosuje się jako ligand organiczny w syntezach MOF.

Wykorzystując proces alkalicznej hydrolizy wspomagany działaniem ultradźwięków, zespół wyodrębnił z butelek kwas tereftalowy o wysokiej czystości i wykorzystał go do syntezy porowatego kompozytu węglowego na bazie żelaza. Dzięki zawartości żelaza materiał ten można łatwo odseparować od oczyszczanej cieczy za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego.

Naukowcy przetestowali wydajność porowatego kompozytu węglowego pod względem jego zdolności do adsorpcji antybiotyku tetracykliny. Jak się okazało, nowo opracowany materiał był w stanie usunąć 100 proc. tetracykliny w ciągu około 90 minut – szybciej niż wcześniej opracowane adsorbenty. W celu oceny możliwości ponownego wykorzystania porowatego kompozytu węglowego proces adsorpcyjno-desorpcyjny przeprowadzono pięć razy. Nawet po wielokrotnym użyciu materiał zachował 90 proc. swoich właściwości adsorpcyjnych.