Tým amerických environmentálních inženýrů se snažil zjistit, zda by bylo možné využít odpad bohatý na železo k výrobě nanočástic oxidu železa — užitečného nástroje pro boj se znečištěním vody a pro stavební inženýrství.
Jen samotné Spojené státy v roce 2018 vytvořily přes 290 mil. t pevného odpadu. Zhruba 9 % tohoto množství (asi 26 mil. t) představuje železo a ocel. Jsou to zdroje se stabilní tržní cenou a nepřetržitými možnostmi využití. Velké kusy železa lze samozřejmě separovat snadno, ale bylo by možné využít i odpad, v němž je železo obsaženo v malém množství? Joe Bozeman III z Technologického institutu v Georgii a jeho kolegové hledali způsob, jak recyklovat železo a využít při tom odpad k výrobě užitečných nanočástic oxidu železa, s nimiž lze například čistit kontaminovanou vodu. Nanočástice tvořené atomy železa a kyslíku totiž nabízejí unikátní vlastnosti: vzhledem k přítomnosti železa jsou magnetické, stabilní a poskytují ohromnou plochu povrchu v porovnání s jejich objemem, což jim umožňuje být velmi aktivní při chemických reakcích. Bozeman III a jeho spolupracovníci vyvinuli metodu šetrnou k životnímu prostředí, která umožňuje syntézu magnetických nanočástic oxidu železa z prošlých potravinových doplňků se železem. Tento přístup přidává hodnotu v danou chvíli již bezcenným produktům a současně také směřuje k více udržitelné a cirkulární výrobě. Nová metoda je založena na hydrotermální karbonizaci. Prošlé potravinové doplňky s obsahem železa se vaří v tlakovém reaktoru při teplotě 275 °C několik hodin. Při takovém zacházení se materiál rozloží a vznikne hydrochar, který tvořil asi 20—22 % produktu. Skládá se z nanočástic oxidu železa a grafitu, materiálu bohatého na uhlík, který mu dodává vzhled podobný dřevěnému uhlí. Obsahuje požadované nanočástice oxidů železa, jejichž velikost činí asi 10—11 nm. Nanočástice oxidu železa, které takto syntetizovali, patřily do specifické skupiny zvané magnetit a maghemit. Počáteční studie ukázaly, že nanočástice v této skupině by mohly rovněž pomoci lékům dostat se do správné části těla, zefektivnit baterie v elektromobilech a vylepšit senzory pro detekci toxických plynů, zvuku a pohybu. Nanočástice oxidu železa, které tým vytvořil, jsou však především velmi užitečné pro úpravu vody. Obzvláště dobré by pak podle zjištění měly být v odstraňování ropy a těžkých kovů, jako je olovo, kadmium, zinek a chrom, tedy znečišťující látky způsobující vážné zdravotní problémy, včetně rakoviny. „Můžete je buď smíchat se znečištěnou vodou, nebo jimi nechat vodu protékat, podobně jako u běžného domácího filtru,“ říká k možnostem užití Bozeman III a dodává: „Abychom otestovali jejich výkonnost, smíchali jsme naše nanočástice oxidu železa se vzorky odpadní vody obsahující methylenovou modř, což je běžná znečišťující látka v textilních a výrobních odpadních vodách. Zjistili jsme, že odstranily více než 95 % barviva, a protože jsou částice magnetické, mohli jsme je z upravené vody odstranit pomocí magnetu, takže vodu nekontaminovaly.“ V závislosti na typu znečišťujících látek ve vodě lze nanočástice oxidu železa po opětovném zahřátí někdy znovu použít.
/Stanislav Mihulka/
