Odborníci americké Northwestern University vyvinuli nový typ kovového houbovitého materiálu, který dovede odstranit z vody těžké kovy, jako například olovo nebo kobalt, do té míry, že vznikne pitná voda.
Vedoucí výzkumného týmu Vinayak Dravid a jeho spolupracovníci otestovali kovovou houbu v experimentu s vysoce kontaminovaným vzorkem vody, který obsahoval více než 1 ppm (parts per million — částic na miliardu) olova. Po jednom použití nového materiálu obsah olova dramaticky poklesl.
Badatelé rovněž získali zachycené těžké kovy a kovovou houbu použili vícekrát. Tento materiál se ukazuje jako slibný pro využití v domácnostech nebo i v průmyslovém měřítku coby levný a snadno použitelný nástroj pro čištění vody.
Dravid s kolegy použili kovovou houbu potaženou ultratenkou vrstvou nanočástic. Vznikla tím platforma, kterou nazývají Nano-SCHeMe (nanomaterial sponge coatings for heavy metals). Experimentovali s mnoha různými typy nanočástic a nakonec si vybrali nanočástice z goethitu dopované manganem. Takové nanočástice jsou levné a snadno dostupné, nejsou toxické a mají potřebné vlastnosti, které je předurčují k odstraňování těžkých kovů z prostředí. Jejich výhoda je především v tom, že mají velkou plochu povrchu s mnoha reakčními místy a zároveň jsou velmi stabilní.
Americká agentura FDA (Food and Drug Administration) vyžaduje, aby v pitné vodě bylo méně olova než 5 ppb (parts per billion — částic na miliardu). Vědci dosáhli v experimentech se svým materiálem snížení obsahu olova ve znečištěné vodě na zhruba 2 ppb, čímž je podle americké legislativy bez problémů pitná.
Projekt navazuje na Dravidovu předchozí práci na vývoji vysoce porézních houbiček pro různé aspekty sanace životního prostředí. V květnu 2020 jeho tým odhalil novou houbu určenou k čištění ropných skvrn. Houba potažená nanočásticemi, kterou nyní komercializuje Northwestern spin-off MFNS Tech, nabízí účinnější, ekonomičtější, ekologičtější a opakovaně použitelnou alternativu k současným přístupům k únikům ropy. To ale výzkumníkovi nestačilo, protože po odstranění olejové části zůstávaly ve vodě toxické těžké kovy jako rtuť, kadmium, síra a olovo. Aby se s tímto aspektem problému vypořádal, obrátil se Dravidův tým opět na houby potažené ultratenkou vrstvou nanočástic.
Goethitový povlak dopovaný manganem k tomuto účelu nejen že funguje nejlépe, ale jeho nanočástice jsou také nenákladné na výrobu, snadno dostupné a netoxické pro člověka.
Tím ale objev nekončí. Tým totiž také zjistil, že pokud houbu opláchne mírně okyselenou vodou, jíž vědci srovnávají s „kyselostí limonády“, houba ionty olova uvolní a je připravena k dalšímu použití. Přestože výkonnost houby po prvním použití klesne, během následujících cyklů použití ji lze obnovovat na více než 90 % iontů.
Schopnost shromažďovat a následně získávat těžké kovy je zvláště cenná nejen pro odstraňování vzácných, kritických kovů z vodních zdrojů. Například kobalt je běžnou složkou lithium-iontových baterií, je energeticky nákladný na těžbu a je velkou zátěží pro životní prostředí i člověka. Pokud by tedy výzkumníci dokázali vyvinout houbu, která selektivně odstraňuje vzácné kovy, včetně kobaltu, z vody, pak by tyto kovy mohly být recyklovány a znovu využity například právě v bateriích.