السر في الحديد.. طريقة ذكية لإزالة مواد كيميائية ضارة من الماء

تعرف “المواد الكيميائية الدائمة” بأنها مركبات صناعية شائعة الاستخدام في العديد من التطبيقات التجارية مثل تصنيع منتجات مقاومة للبقع والحرائق والشحوم والتربة والماء.

وقد استُخدمت في أواني الطهي غير اللاصقة والسجاد والبسط والأثاث المنجد وتغليف المواد الغذائية ورغاوي مكافحة الحرائق المستخدمة في المطارات والقواعد العسكرية.

وتعد هذه المواد جزءا من فئة كبرى من المواد الكيميائية الدائمة (مواد البيرفلوروكتان والبولي فلورو ألكيل)، وقد ارتبط كلا النوعين بمجموعة متنوعة من المشاكل الصحية، بما في ذلك أمراض الكبد وخلل في الجهاز المناعي ومشاكل في النمو والسرطان.

ولمواجهة أخطار المواد الكيميائية الدائمة وتأثيراتها على مصادر مياه الشرب، يسعى العلماء إلى البحث عن المواد والأساليب التي تمكنهم من التخلص منها، حيث تستخدم معظم فلاتر المياه الكربون المنشط، وهو فحم مسامي لديه قدرة كيميائية على التقاط المواد والغازات الضارة أو غير المرغوب فيها، ومنها إزالة المواد الكيميائية الدائمة والملوثات الأخرى.

السر في الحديد

لكن الباحثين في معهد ستيفنز للتكنولوجيا في الولايات المتحدة الأميركية وجدوا أن مسحوق الحديد يمكن أن يكون بديلا غير مكلف للكربون وأكثر فعالية بـ26 مرة، بحسب دراسة صدرت في دورية “ينفيرومينتل ساينس آند تكنولوجي”.

وفي الدراسة الجديدة، أوضح العلماء أن مسحوق الحديد، الذي يُسمى علميًا “الحديد المجهري صفر التكافؤ”، يُستخدم أيضا لإزالة الملوثات من النفايات السائلة.

ويقول منغ جي، طالب الدكتوراه في معهد ستيفنز للتكنولوجيا في الولايات المتحدة وأحد المشاركين في الدراسة، في تصريح للجزيرة نت “يُستخدم مسحوق الحديد بشكل شائع في معالجة المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي نظرًا لرخص سعره، فهو أرخص من الكربون المنشط، ونحن في دراستنا استخدمنا الحديد صفر التكافؤ، وهو حديد معدني على شكل مسحوق ناعم”.

ويوضح منج جي أن هذا النوع من الحديد قادر على إزالة المواد الكيميائية الدائمة من الماء بشكل أساسي من خلال امتصاص الغلاف الخارجي بدلاً من التحلل الكيميائي، وتتم العملية بطريقتين رئيسيتين، الأولى عن طريق التفاعلات الكارهة للماء، حيث تنجذب جزيئات المواد الكيميائية الدائمة، التي تحتوي على عدة روابط الكربون والفلور وهي كارهة للماء، إلى سطح الحديد.

أما الطريقة الثانية فعن طريق التفاعلات الكهروستاتيكية، حيث يحمل سطح الحديد شحنات موجبة عندما يكون الرقم الهيدروجيني للماء أقل من 7، مما يجذب جزيئات المواد الكيميائية الدائمة ذات الشحنة السالبة، الأمر الذي يُعزز الامتصاص.

خطر كبير

وبحسب تصريحاته الخاصة للجزيرة نت، يقول منغ جي “المواد الكيميائية الدائمة هي مجموعة كبيرة من المركبات الاصطناعية التي تتميز بروابط كربون-فلور قوية، مما يجعلها شديدة المقاومة للتحلل في البيئة”.

ويضيف “منذ خمسينيات القرن الماضي، استُخدمت هذه المواد على نطاق واسع في مختلف التطبيقات الصناعية والمنتجات الاستهلاكية نظرًا لمتانتها وخصائصها الطاردة للماء والزيت”، ويضيف “هذه المواد عرفت باسم المواد الكيميائية الدائمة لأنها لا تتحلل بفضل روابط الكربون والفلور القوية، مما يسهل على هذه المواد الكيميائية البقاء في البيئة وتلويث مياه الشرب، وبسبب عدم قدرتها على التحلل يمكن أن تتراكم في أجسامنا وفي البيئة، مما يؤدي إلى كثير من الأضرار والأخطار على الإنسان”.

ويوضح منغ جي، في تصريحاته الخاصة للجزيرة نت، أن تلوث المياه بالمواد الكيميائية الدائمة بشكل رئيسي يتم من خلال التسرب أو الجريان السطحي أو الترسيب للتصريفات الصناعية، ومخلفات مكبات النفايات، ومياه الصرف الصحي، وجريان رغوة إطفاء الحرائق، وتحلل المنتجات التي تحتوي على المواد الكيميائية الدائمة.