Polacy opracowali cząsteczki, które przestają świecić w obecności zanieczyszczeń metalami

Polscy chemicy opracowali nowe cząsteczki, które da się rozpuścić w wodzie i które przestają świecić w obecności wybranych jonów metali. W przyszłości mogą pomóc szybciej identyfikować zanieczyszczenia w próbkach z rzek i jezior.

Podstawą badań zespołu z Katedry Chemii Organicznej Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej stał się sumanen - aromatyczny związek chemiczny, który w świecie chemii organicznej uznawany jest za dość młody, ponieważ zsyntetyzowano go zaledwie 20 lat temu. Jego nazwa pochodzi z języka hindi i oznacza słonecznik, co nawiązuje do charakterystycznej, lekko wygiętej, budowy cząsteczki. 

Dotychczas sumanen był badany głównie pod kątem swojej struktury i właściwości fizykochemicznych. Naukowców interesowało przede wszystkim to, jak można go modyfikować i jakie cechy wynikają z jego nietypowego kształtu. Dr hab. inż. Artur Kasprzak, prof. PW, postanowił spojrzeć na niego z innej perspektywy - nie jako obiekt badań sam w sobie, lecz jako potencjalne narzędzie do zastosowań praktycznych, np. wykrywania innych pierwiastków w układach wodnych. 

Okazało się, że zmodyfikowane cząsteczki sumanenu wykrywały wybiórczo jony metali z 13. grupy układu okresowego, przede wszystkim glinu, galu i indu. Gdy takie jony pojawiały się w roztworze, fluorescencja sumanenu wyraźnie spadała, co stanowiło jednoznaczny sygnał ich obecności. Dla innych badanych jonów zjawisko występowało ze znacznie mniejszą intensywnością, potwierdzając selektywność metody.

Prof. Kasprzak podkreślił, że praca jego zespołu stanowi ważny krok w kierunku praktycznego wykorzystania sumanenu. - Dotychczas ta cząsteczka była przedmiotem badań podstawowych. Nasze rozwiązanie pokazuje, że odpowiednio zmodyfikowana może mieć zastosowania aplikacyjne - zauważył.

Wykrywanie zanieczyszczeń metalicznych jest tylko jednym z nich. Jak wyjaśnił, wprowadzając do struktury sumanenu różne ugrupowania chemiczne, zmienia się bowiem nie tylko jego kształt, ale i właściwości oraz specyficzność. Zmiany te decydują o tym, z jakimi jonami będzie oddziaływał najsilniej.

 

źródło: naukawpolsce.pl

Cement z dodatkiem popiołu ISSA skutecznej wiąże dwutlenek węgla

Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego (UJ) wykorzystali popiół ze spalania osadów ściekowych jako dodatek do materiałów budowlanych na bazie cementu. Ich zdaniem może to obniżyć koszty materiałów budowlanych i ograniczyć ślad węglowy w budownictwie.

Rozwiązanie polega na wykorzystaniu popiołu pochodzącego ze spalania osadów ściekowych (Incinerated Sewage Sludge Ash - ISSA), który jest sklasyfikowany jako odpad inny niż niebezpieczny. ISSA powstaje w wyniku spalania odsączonych osadów ściekowych w wysokich temperaturach (ok. 900 stopni Celsjusza) w specjalnych piecach fluidalnych. 

Jak wyjaśniono w komunikacie uczelni, materiał charakteryzuje się stabilnym i powtarzalnym składem mineralnym o stałych właściwościach, dzięki czemu może być bezpiecznie stosowany jako dodatek do materiałów budowlanych na bazie cementu. ISSA ma charakterystyczny, bogaty skład mineralny. Zawiera m.in. fazy węglanowe, krzemianowe i fosforanowe bogate w wapń, które mogą sprzyjać procesowi naturalnej karbonatyzacji – czyli uwęglanowieniu, twardnieniu wapna - reakcji chemicznej między kwasem węglowym a minerałami. Reakcja karbonatyzacji jest nieodzowna w utwardzaniu materiałów budowlanych zawierających wapno i cement, oraz dla osiągnięcia końcowej wytrzymałości.  

W przeprowadzonych badaniach wykazano, że materiały na bazie cementu z dodatkiem popiołu ISSA wykazują zwiększoną zdolność do wiązania dwutlenku węgla w porównaniu z materiałami bez tego dodatku w postaci dobrze wykrystalizowanych węglanów wapnia (CaCO₃). Jak wyjaśniono, węglany te wypełniają mikrostrukturę cementu, zmniejszając jego porowatość i przepuszczalność. 

„ISSA oferuje nowe możliwości w zakresie zwiększania intensywności naturalnej karbonatyzacji w materiałach na bazie cementu. W odpowiednio dobranych proporcjach wspiera on proces wiązania dwutlenku węgla z powietrza” – podkreśliła dr hab. Monika Kasina, prof. UJ z Wydziału Geografii i Geologii, cytowana na stronach uczelni. Dodała, że „to rozwiązanie umożliwia racjonalne wykorzystanie odpadu przemysłowego w sposób korzystny zarówno dla środowiska, jak i dla przemysłu”. 

Materiały na bazie cementu z dodatkiem ISSA najlepiej sprawdzą się w elementach mających kontakt z atmosferą, takich jak tynki, posadzki, schody czy elementy dekoracyjne. Ze względu na przyspieszoną karbonatyzację nie są one jednak przeznaczone do konstrukcji zbrojonych, gdzie zwiększona zawartość CO₂ mogłaby sprzyjać korozji stali. Materiał na bazie cementu z dodatkiem ISSA zachowuje swoje właściwości użytkowe i parametry jakościowe, co potwierdzono już w przeprowadzonych na UJ badaniach.

Od roku naukowcy z UJ współpracują z partnerem z rynku, który wytwarza i dostarcza beton.

 źródło: naukawpolsce.pl

Polscy naukowcy opracowali nową metodę odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich

Naukowcy z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie opracowali nową metodę odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich z baterii niklowo-wodorkowych. Pierwiastki wykorzystywane m.in. do produkcji samochodów elektrycznych i laptopów są kluczowe dla rozwoju nowoczesnego przemysłu.

Obecnie przy wydzielaniu pierwiastków ziem rzadkich powszechnie stosowane są typowe kwasy i ekstrahenty, czyli ciekłe rozpuszczalniki. W grupie kwasów najczęściej wykorzystuje się kwasy azotowy, siarkowy i chlorowodorowy. Tego typu kwaśne odpady są trudne do zagospodarowania i przyczyniają się do degradacji środowiska. Dlatego naukowcy z UMCS oparli swoją metodę na bezpiecznych dla człowieka nowych czynnikach biodegradowalnych.

Zespół  prof. Doroty Kołodyńskiej - Kierownik Katedry Chemii Nieorganicznej UMCS - pozyskuje pierwiastki z akumulatorów niklowo-wodorkowych, czyli popularnych baterii R3 i R6 (tzw. paluszki). "Na bazie wieloletnich badań doszliśmy do wniosku, że m.in. kwas iminodibursztynowy (IDHA) będzie tym ekonomicznym czynnikiem, który pozwoli wydobyć z baterii cenne pierwiastki z grupy lantanowców, takie jak lantan, cer czy neodym, ale też inne pierwiastki, m.in. nikiel, kobalt, cynk" – wyjaśniła prof. Kołodyńska.

Osobnym problemem jest rozdzielenie wydzielonych pierwiastków. Naukowcy wykorzystują do tego sorbenty i materiały hybrydowe. Zespół prof. Kołodyńskiej projektuje je samodzielnie w oparciu o chitozan, alginiany i biowęgiel oraz inne materiały, które można pozyskać niskim kosztem.

Pierwiastki ziem rzadkich są w laptopach, komputerach, telefonach, samochodach elektrycznych, turbinach wiatrowych. W Unii Europejskiej znakowane są nimi banknoty. Największymi producentami związków pierwiastków ziem rzadkich, a zarazem miejscami, gdzie są one wydobywane, są Chiny, Stany Zjednoczone i Brazylia.

"Szacuje się, że do 2050 r. zapotrzebowanie na pierwiastki ziem rzadkich o wysokim stopniu czystości będzie rosło ok. 10-15 % na rok. Biorąc pod uwagę, że w Europie praktycznie ich nie ma, musimy skupić się na źródłach wtórnych" – powiedziała prof. Kołodyńska.

25 marca 2025 r. Grupa Azoty i kanadyjskia spółka Mkango zapowiedziały budowę rafinerii metali ziem rzadkich na terenie puławskich Azotów. Inwestycja potrwa 18 miesięcy w latach 2027-2028. Przedsięwzięcie znalazło się także na liście 47 projektów strategicznych Komisji Europejskiej, które mają na celu zwiększenie strategicznych zdolności w obszarze surowcowym.

źródło: papnaukawpolsce.pl