فلتر هواء مصنوع من ألياف بروتين الذرة يلتقط الملوثات الدقيقة.. يلتقط 99.5% من الجسيمات الصغيرة في وقت واحد
طريق جديد لتصنيع مرشحات هواء صديقة للبيئة متعددة الوظائف مصنوعة من الكتلة الحيوية الطبيعية
يمكن لمرشح الهواء المصنوع من بروتين الذرة بدلاً من المنتجات البترولية أن يلتقط في نفس الوقت الجسيمات الصغيرة، وكذلك المواد الكيميائية السامة مثل الفورمالديهايد التي لا تستطيع مرشحات الهواء الحالية القيام بها.
يمكن أن يؤدي البحث إلى أجهزة تنقية هواء أفضل، خاصة في مناطق العالم التي تعاني من رداءة نوعية الهواء.
كان فلتر الهواء الأكثر صداقة للبيئة قادرًا على التقاط 99.5 % من الجسيمات الصغيرة في وقت واحد، على غرار مرشحات HEPA التجارية، و87% من الفورمالديهايد، وهو أعلى من مرشحات الهواء المصممة خصيصًا لتلك الأنواع من السموم.
يقدم مهندسو جامعة ولاية واشنطن تقريرًا عن تصميم واختبارات المواد لهذا المرشح الحيوي في مجلة Separation and Purification Technology.
قالت كاتي تشونج، الأستاذة في كلية WSU للهندسة الميكانيكية وهندسة المواد والمؤلفة المقابلة في الورقة البحثية: “إن المادة الجسيمية ليست صعبة الترشيح، ولكن التقاط أنواع مختلفة من جزيئات الغاز الكيميائي في وقت واحد، وهذا أكثر أهمية”، “يجب أن تكون مواد تنقية الهواء القائمة على البروتين واعدة جدًا لالتقاط أنواع متعددة من ملوثات الهواء.”
على جزيئات غازية خطرة
تعتبر نوعية الهواء الرديئة عاملاً في الإصابة بأمراض مثل الربو وأمراض القلب وسرطان الرئة، تعمل أجهزة تنقية الهواء التجارية على إزالة الجزيئات الصغيرة الموجودة في السخام أو الدخان أو عوادم السيارات، والتي يمكن استنشاقها مباشرة في الرئتين، لكن تلوث الهواء غالبًا ما يحتوي أيضًا على جزيئات غازية خطرة أخرى، مثل أول أكسيد الكربون والفورمالديهايد والمركبات العضوية المتطايرة الأخرى.
مع المسام ذات الحجم الميكروني، يمكن لمرشحات الهواء عالية الكفاءة النموذجية، والمعروفة أيضًا باسم مرشحات HEPA ، التقاط الجزيئات الصغيرة ولكنها غير قادرة على التقاط الجزيئات الغازية.
قالت تشونج، إنها غالبًا ما تكون مصنوعة من المنتجات البترولية والزجاج، مما يؤدي إلى تلوث ثانوي عند التخلص من المرشحات القديمة.
أعلى من مرشحات الهواء المصممة خصيصا
طور باحثو جامعة WSU فلتر هواء صديق للبيئة مصنوعًا من ألياف بروتين الذرة والذي كان قادرًا على التقاط 99.5٪ من الجسيمات الصغيرة في وقت واحد، على غرار مرشحات HEPA التجارية، و87٪ من الفورمالديهايد، وهو أعلى من مرشحات الهواء المصممة خصيصًا لتلك، أنواع السموم.
اختار الباحثون الذرة لدراستها بسبب وفرتها كمنتج زراعي في الولايات المتحدة.
بروتين الذرة أيضًا كاره للماء، مما يعني أن البروتين يصد الماء ويمكن أن يعمل بشكل جيد في بيئة رطبة مثل القناع.
تُعرف الأحماض الأمينية في بروتين الذرة بالمجموعات الوظيفيةن عند تعرضها على سطح البروتين، تعمل هذه المجموعات الوظيفية مثل الأيدي المتعددة، فتلتقط الجزيئات الكيميائية السامة.
أظهر الباحثون ذلك من خلال تعريض مجموعة وظيفية على سطح البروتين، حيث تمسك بالفورمالديهايد، ووضعوا نظرية مفادها أن إعادة ترتيب البروتينات يمكن أن يطور مجموعة من المجموعات الوظيفية التي تشبه اللوامسن، والتي يمكنها التقاط مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية من الهواء.
قالت تشونج: “من خلال الآلية، من المعقول جدًا توقع أن مرشح الهواء القائم على البروتين يمكن أن يلتقط المزيد من أنواع الجزيئات الكيميائية السامة”.
توفر البنية ثلاثية الأبعاد التي طوروها أيضًا وعدًا لطريقة تصنيع بسيطة أكثر من الأغشية الرقيقة للبروتينات التي طورها فريق البحث سابقًا، استخدموا كمية صغيرة من مادة كيميائية، كحول البولي فينيل، للصق ألياف النانو معًا في مادة خفيفة الوزن تشبه الرغوة.
وأوضحت تشونج: “يوفر هذا العمل طريقا جديدا لتصنيع مرشحات هواء صديقة للبيئة ومتعددة الوظائف مصنوعة من الكتلة الحيوية الطبيعية الوفيرة”، “أعتقد أن هذه التكنولوجيا مهمة جدًا لصحة الناس وبيئتنا، ويجب تسويقها.”
يرغب الباحثون في إجراء المزيد من الاختبارات، بما في ذلك استخدام مجموعة متنوعة من الهياكل الوظيفية والجزيئات الكيميائية السامة الأخرى.
