۳ ژوئن ۲۰۲۵-دانشجوی دکترا، منگ جی، در آزمایشگاه با اساتید استیونز، شیائوگوانگ منگ و کریستوس کریستودولاتوس، کار می‌کند. منبع: موسسه فناوری استیونز
با افزایش نگرانی‌ها در مورد «مواد شیمیایی دائمی» سمی در آب آشامیدنی، دانشمندان به یک پیشرفت امیدوارکننده دست یافته‌اند: پودر آهن می‌تواند یک راه‌حل ایمن‌تر، ارزان‌تر و مؤثرتر برای حذف این آلاینده‌های پایدار ارائه دهد.
در یک مطالعه اخیر، محققان دریافتند که این ماده صنعتی رایج به طور چشمگیری از روش‌های تصفیه مرسوم در حذف PFOS – یکی از بدنام‌ترین و ماندگارترین مواد خانواده PFAS (مواد پرفلوروآلکیل و پلی‌فلوروآلکیل) – بهتر عمل می‌کند.
PFOS (سولفونات پرفلوئوروکتان)، که به طور گسترده به دلیل مقاومتش در برابر گرما، آب، روغن و لکه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، به عنوان یکی از مواد اصلی در محصولاتی از ظروف نچسب و پارچه‌های ضد آب گرفته تا بسته‌بندی مواد غذایی و فوم‌های آتش‌نشانی استفاده شده است.
در طول دهه‌ها، این مواد شیمیایی مصنوعی به محیط زیست راه یافته و خاک، محصولات کشاورزی و منابع آب را در سراسر جهان آلوده کرده‌اند.PFOS و سایر ترکیبات PFAS که به دلیل پایداری شیمیایی‌شان شناخته می‌شوند، به راحتی تجزیه نمی‌شوند – از این رو لقب آنها، مواد شیمیایی همیشگی، است.وجود آنها در آب آشامیدنی با مشکلات جدی سلامتی، از جمله بیماری کبد، اختلال عملکرد سیستم ایمنی، تاخیر در رشد و برخی سرطان‌ها مرتبط بوده است.
پودر آهن در مقابل کربن فعال: یک رویارویی شگفت‌انگیز
برای مقابله با این آلودگی گسترده، اکثر سیستم‌های تصفیه آب فعلی به کربن فعال متکی هستند.این ماده PFOS را از طریق جذب سطحی حذف می‌کند و مولکول‌ها را روی سطح متخلخل خود به دام می‌اندازد. اما اگرچه کربن فعال تا حدی مؤثر است، اما محدودیت‌های هزینه و کارایی دارد.پودر آهن یا آهن صفر ظرفیتی میکرومقیاس (mZVI) را وارد کنید – ماده‌ای که قبلاً در تصفیه فاضلاب برای سایر آلاینده‌ها استفاده می‌شد.
یک تیم تحقیقاتی در موسسه فناوری استیونز به رهبری اساتید شیائوگوانگ منگ و کریستوس کریستودوولاتوس، به همراه دانشجوی دکترا منگ جی، با کنجکاوی در مورد پتانسیل آن در برابر PFOS، مقایسه دقیقی بین پودر آهن و کربن فعال انجام دادند.
یافته‌های آنها قابل توجه بود. این مطالعه نتیجه گرفت که پودر آهن 26 برابر مؤثرتر از کربن فعال در واحد سطح است. این سطح از عملکرد، همراه با هزینه کمتر آن، پودر آهن را به عنوان یک جایگزین قانع‌کننده برای تصفیه آب قرار می‌دهد.
یکی از شگفت‌انگیزترین اکتشافات، دوام عملکرد پودر آهن، حتی پس از شروع زنگ‌زدگی بود.به طور معمول، اکسیداسیون واکنش‌پذیری فلزات را کاهش می‌دهد، اما در این مورد، آهن زنگ زده توانایی خود را برای اتصال به مولکول‌های PFOS حفظ کرده و حتی به نظر می‌رسد که آن را افزایش داده است.این نتیجه غیرمنتظره نشان می‌دهد که سطح اکسید شده آهن همچنان به حذف آلاینده‌ها کمک می‌کند و راه‌های جدیدی را برای تحقیق و توسعه باز می‌کند.
این تیم اکنون در حال آماده‌سازی برای بررسی بیشتر این موضوع است که چرا آهن اکسید شده تا این حد مؤثر باقی می‌ماند. هدف آنها تبدیل این یافته‌های آزمایشگاهی به راه‌حل‌های مقیاس‌پذیر و واقعی است که می‌تواند نحوه تصفیه آب آلوده توسط جوامع را به طور چشمگیری بهبود بخشد.
با افزایش فوریت مبارزه با آلودگی PFAS، این کشف می‌تواند تغییر اساسی در استراتژی‌های تصفیه آب ایجاد کند.با مهار قدرت پودر آهن، محققان ممکن است روشی مقرون به صرفه و قوی برای دفاع از سلامت عمومی در برابر یکی از پایدارترین تهدیدات زیست‌محیطی زمان ما ارائه کرده باشند.
