חיידקים וננו-מסננים: עתיד הטכנולוגיות לטיהור מים

לחיידקים יצא שם רע בקרב בני-האדם, בייחוד בכל הנוגע לאלו הנישאים במים וגורמים למחלות וזיהומים. אולם חוקרים מאוניברסיטת נוטינגהאם משתמשים ביצורונים זעירים אלו בשילוב השיטות המתקדמות ביותר לסינון ע”י קרומיות לשם שדרוג הטכנולוגיות לטיהור מים

לחיידקים יצא שם רע בקרב בני-האדם, בייחוד בכל הנוגע לאלו הנישאים במים וגורמים למחלות וזיהומים. אולם חוקרים מאוניברסיטת נוטינגהאם משתמשים ביצורונים זעירים אלו בשילוב השיטות המתקדמות ביותר לסינון ע”י קרומיות לשם שדרוג הטכנולוגיות לטיהור מים.

החיידקים הללו, יצורונים חד-תאיים, ניזונים מהזיהומים המצויים במים – הן בכאלה העוברים טיהור לפני שימוש בתעשייה והן בכאלה המשמשים לשתייה – בתהליך הקרוי “הרחקה ביולוגית” (bioremediation). בשלב הבא מסוננים המים דרך קרומיות נקבוביות, המתפקדות בדומה לנפה (מסננת) דקיקה. החרירים בנפות אלו הינם מיקרוסקופיים, וחלקם כה זעירים עד כי ניתן לראותם רק במכשירי-מדידה ננומטריים. קוטר החרירים בקרומיות אלו יכול להשתרע מעשרה מיקרונים (החלק העשרת-אלפים של המילימטר) ועד ננומטר (מיליונית המילימטר).

שיטות אלו יכולות להתפתח לתהליכים אשר ימטבו את השימוש במים – הן בתחומי התעשייה והן באספקת מי-שתייה לאזורים שמשאב זה הינו יקר-המציאות. המחקר מנוהל ע”י נידאל הילאל (Hilal), פרופסור להנדסת כימיה ותהליכים ב”מרכז לשיטות למים נקיים” – מרכז מחקר עולמי מוביל בתחומו המפתח שיטות מתקדמות לטיפול במים באוניברסיטת נוטינגהאם בבריטניה. שיטות נוכחיות לסינון-קרומי המשמשות בתהליכי טיפול במים יכולות לאבד מיעילותן במשך הזמן, וזאת בשל סתימת החרירים בזיהומים שונים. ע”י שימוש בשיטה זו הקרומיות יכולות להתנקות בתוך המערכת הסגורה, מבלי הצורך להוציאן החוצה.

החוקרים במרכז פיתחו את השיטה הנדונה בשיתוף פעולה עם חברת “Cardev International”, חברה לזיקוק דלקים הממוקמת ב- Harrogate. בנוסף ליעילותן המרובה בתהליכי טיהור מים ובהמרת פסולת תעשייתית נוזלית המזוהמת במתכות ושמנים למים נקיים, לקרומיות הננו-סינון יש תוצר-לוואי שימושי. לתוצרי הפסולת יש ערך אנרגטי גבוה והם ניתנים לשימוש כדלקים. קרומיות מסוג זה משמשות גם במחקר הממומן ע”י “מרכז המחקר להתפלת מים של המזרח התיכון”, אשר מתמקד בהכנת מי-שתייה ממי-ים. ע”י טיפול מקדמי של מי-הים במסננים אלו והרחקת הזיהומים, הקרומיות מפחיתות את הפסולת בחלקי המכונות של השלבים הבאים – התפלת מים ע”י אוסמוזה הפוכה או התפלה חומנית. עובדה זו יכולה למנוע את הנזק לרכיבי המכונות תוך הפחתת הצורך לחלפים ותיקונים יקרים.

באמצעות מדידת תכונות הנוזלים בקנה מידה ננומטרי, תוך שימוש בציוד החדיש ביותר של מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) המצוי באוניברסיטאות, חוקרים יכולים לבחון כיצד מתנהגים נוזלים ברמה האטומית – כיצד הם זורמים ונפרדים זה מזה. תוצאות אלו יכולות לסייע במכאניקה ובתעשייה, לדוגמא – מיטוב השימוש של דלקים ושמנים במנועים של כלי-תחבורה שונים.

הנוזלים נבחנים גם בטווח טמפרטורות רחב – מהטמפרטורה הנמוכה מאוד של מינוס חמישים מעלות צלזיוס ועד מאה וחמישים מעלות. פרופסור הילאל אומר: “מעולם לא נערכה בחינת התכונות של נוזלים בקנה-מידה קטן כזה.” ע”י שימוש משולב בשיטות של הרחקת הזיהומים ע”י חיידקים וננו-סינון תהליך הטיהור של המים הופך מאוחד – תוך שימוש באנרגיה פחותה בהרבה מהתהליכים הקיימים. כתוספת לכך מחזור תוצרי הפסולת לדלקים מביאה אותנו לשיטה המכונה כיום “טכנולוגיה ירוקה”.

http://www.sciencedaily.com/releases/2008/02/080222095403.htm