זרז המפרק תרכובת כלור (perchlorate) במים יוכל לסייע בניקוי הקרקע בכוכב הלכת מאדים במהלך מגורים מאויישים על מאדים. זה חומר שמצטבר בצמחים והופך אותם רעילים אם לא מוציאים אותו מהמים שאיתם ישקו את הצמחים שישרתו בני אדם שיטוסו לשם
[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]
צוות חוקרים מאוניברסיטת ריברסייד, קליפורניה, הצליח לפתח זרז המרחיק חומר מסוכן ממים בכדור הארץ, זרז שיוכל גם להפוך את הקרקע בכוכב הלכת מאדים לבטוחה יותר ליישומים חקלאיים ולסייע בייצור של חמצן שיוכל לשמש את חוקרי כוכב הלכת.
האניון (היון השלילי) של חוּמצה על-כּלוֹרתית (perchlorate), על-כלורת, המורכב מאטום כלור אחד הקשור לארבעה אטומי חמצן, נמצא באופן טבעי בסוגי קרקע שונים על פני כדור הארץ, והוא נפוץ במיוחד בקרקע של כוכב הלכת מאדים. בתור חומר מחמצן עוצמתי, יון זה מיוצר ומשמש ביישומים רבים, כגון: דלק מוצק לטילים, זיקוקי דינור, תחמושת, תחל לפתיחת כריות אוויר ברכבים, גפרורים ונורי תאורה. החומר הוא גם תוצר לוואי בייצור של חומרי חיטוי וקוטלי עשבים.
המזון שיגודל על מאדים עלול להיות רעיל
לאור העובדה כי החומר נפוץ הן בקרקע והן בתהליכי ייצור תעשייתיים, העל-כלורת מהווה מזהם נפוץ במים ועלול לגרום למספר מחלות הקשורות לבלוטת התריס. החומר נוטה להוביל להצטברות ביולוגית (bioaccumulates) ברקמות צמחים והכמות הגדולה ממנו שנמצאת בקרקע של כוכב הלכת מאדים עלולה לגרום למזון שיצמח שם להיות בלתי בטוח למאכל, תוך הגבלת האפשרות להתנחלות אנושית במאדים. החומר, המצוי גם באבק האופף את כוכב הלכת מאדים, עלול להיות מסוכן בנשימה גם לחוקרים עצמם. שיטות קיימות להרחקת על-כלורת ממים מחייבות שימוש בתנאים קיצוניים או שימוש בתהליך אנזימטי רב-שלבי על מנת להפחית את מצב החמצון של אטום הכלור לכדי יון כלוריד בלתי מזיק (כמו זה המצוי בהרכבו של מלח שולחן).
צוות מחקר, בראשותו של Jinyong Liu, פרופסור להנדסה כימית וסביבתית, קיבל השראה מהטבע במטרה להפחית את הריכוז של על-כלורת במים בתנאי לחץ וטמפרטורה מתונים בשלב פשוט יחיד. החוקרים שמו לב כי חיידקים לא-אווירניים (anaerobic) עושים שימוש ביסוד מוליבדן בתוך האנזימים שלהם על מנת לחזר את החומר הזה ותוך כדי לנצל את האנרגיה הכימית הנוצרת בסביבות מעוטות-חמצן. “מאמצים קודמים לייצור זרז מוליבדן כימי לשם חיזור של על-כלורת לא הצליחו”, מסביר החוקר הראשי. “הפיתוח של זרזים מתכתיים רבים אחרים מחייב תנאים קיצוניים או שזרזים אלו אינם מתאימים לסביבה מימית.”
החוקרים ניסו לחקות את תהליך החיזור החיידקי המורכב בעזרת גישה פשוטה יותר. הם מצאו, פשוט על ידי ערבוב דשן נפוץ ששמו נתרן מוליבדאט, ליגנדה אורגנית נפוצה בשם ביפירידין הנקשר לאטום המוליבדן וזרז נפוץ בשם פלאדיום/פחמן, כי ניתן לייצר זרז עוצמתי המפרק במהירות וביעילות את אניון העל-כלורת שבמים בעזרת גז מימן בטמפרטורת החדר, ללא כל צורך בשלב בעירה. “זרז זה הרבה יותר פעיל מכל זרז כימי אחר שדווח בספרות עד כה, והוא גורם לחיזור של יותר מ-99.99% של העל-כלורת לכדי יון הכלוריד ללא תלות בריכוז המקורי”, טוען החוקר הראשי. הזרז החדשני גורם לפרוק העל-כלורת בטווח נרחב של ריכוזים, החל מריכוז של פחות ממיליגרם אחד לליטר ועד עשרה גרמים לליטר. תוצאה זו הופכת את הזרז לשימושי במרחב מצבים, לרבות ניקוי מי תהום מזוהמים, טיפול כימי במי שפכים מזוהמים ביותר המתקבלים במהלך ייצור חומרי נפץ, ועד סיוע ביכולת כוכב הלכת מאדים לקיים על פניו חיים אנושיים. “מערכת חיזור קטליטית נוחה עשויה לייצר חמצן מתוך על-כלורת הנשטף מקרקע המאדים כאשר הזרז מצומד לתהליכים אחרים,” מסביר החוקר הראשי.
עוד בנושא באתר הידען:
