Kate Graham-Shaw

لا تُشكل الملوثات التي تُغيم سماءنا مخاطر صحية فحسب، بل تُسبب أيضًا بقعًا قبيحة على المباني والهياكل الأخرى. لمكافحة ذلك، عمل الكيميائيون لسنوات على تطوير نوع خاص من الطلاء لا يُمكنه فقط تنظيف نفسه، بل قد يُزيل أيضًا الملوثات من الهواء.

تعتمد هذه التقنية الجديدة على جزيئات نانوية من أكسيد التيتانيوم ذات خصائص كيميائية فريدة. عند تعريض الطلاء المعدّل بهذه الجزيئات لضوء الشمس العادي، تتحفز الجزيئات وتبدأ بالتفاعل مع الملوثات الموجودة في الهواء .ينتج عن هذا التفاعل تحلل الملوثات وتحولها إلى مركبات غير ضارة، مما يُساهم في تنظيف الهواء المحيط بالطلاء.

تقدم الشركات بالفعل هذه الأنواع من الطلاءات الضوئية المحفزة، لكن بعض الكيميائيين لا يزالون حذرين بشأن فعالية واستدامة المنتجات. في دراسة حديثة نُشرت في مجلة الجمعية الكيميائية الأميركية للتحفيز، طور الباحثون طلاءً ضوئيًا محفزًا جديدًا يدعون أنه يعمل باستخدام الأشعة فوق البنفسجية من ضوء الشمس العادي، مما يجعل خصائصه الذاتية التنظيف أسهل. كما أظهروا أيضًا أنهم يمكنهم إنتاج هذا الطلاء بفعالية من المواد المعاد تدويرها.

يقول المؤلف المشارك في الدراسة، قيصر مقبول، وهو كيميائي في معهد فيينا للتكنولوجيا: “كان أحد الأهداف هو أن نقلل من استخدام العوامل الاصطناعية”. “نحن نفعل ذلك باستخدام نفايات مثل خردة التيتانيوم من الصناعة، وأيضًا باستخدام الأوراق المتساقطة التي تعد نفايات عضوية”.

في الطلاء الضوئي المحفز، يُثير الضوء فوق البنفسجي الإلكترونات في جزيئات نانوية من أكسيد التيتانيوم، التي تتفاعل مع جزيئات الماء في الهواء لإنتاج جذور هيدروكسيل شديدة التفاعل. تهاجم هذه المواد الكيميائية غير المستقرة الملوثات التي تأتي في تماس مع الطلاء، محولة إياها إلى مواد أقل ضررًا مثل ثاني أكسيد الكربون والماء. وأضاف فريق البحث الفوسفور والنيتروجين والكربون وعناصر أخرى إلى بنية الجسيمات النانوية، مما قلل من كمية الطاقة اللازمة لبدء التفاعل وسمح بعملها عبر ضوء الشمس العادي. في المختبر، أزالت هذه الجسيمات النانوية المعدلة حتى 96 في المئة من الملوثات المختبرة التي أُضيفت إلى سطح الطلاء.

يقول “أنطونيو نييتو – ماركيز باليستيروس”، كيميائي في الجامعة التقنية في مدريد: “من الأفضل أن نتمكن من استخدام ضوء الشمس للتنشيط، حيث يمكن للطلاء أن يعمل بشكل سلبي، بمفرده”. لكنه يضيف أن الظروف الواقعية قد تقلل من فعاليته. “في بيئة المختبر، تكون الظروف محدودة للغاية ويتم التحكم بجميع العوامل بدقة عالية، مثل درجة الحرارة والرطوبة ومعدل تدفق المواد المتفاعلة وتركيز الملوثات. ولكن قد لا يتم تحقيق نفس المستوى من الفعالية في الظروف الواقعية.”

ويؤكد مؤلفو الدراسة أن هذا العمل هو مجرد خطوة أولية في بحثهم. ويقول المؤلف المشارك “غونتر روبريشتر”، وهو كيميائي في جامعة فيينا للتكنولوجيا: “أعتقد أنها دراسة أساسية جدًا”. ستؤكد الأبحاث المستقبلية مدى فعالية تحييد الملوثات من الهواء نفسه. ويضيف: “لا ندعي أننا نستطيع إزالة كل التلوث من الهواء،” ولكن بشكل عام، تبدو النتائج واعدة”.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات

المصدر: Scientific American