Mikroskopik tüpler birgün suyumuzu temizleyecekler


Karbon nano tüpler sayesinde doya doya deniz suyu içebileceğiz. @uzakevrenler

Bilim insanları suyu verimli bir şekilde filtreleyen küçük karbon nano tüpler icat ettiler. Bu icat sayesinde deniz suyu içilebilir hale gelebilir.

Nanotüpler suyu yaşayan hücrelerin içinde suyu filtreleyen belirli biyolojik proteinlere benzer bir şekilde ama 6 kat daha verimli bir şekilde filtreden geçirebiliyor. Science dergisinde yayımlanan makalede her ne kadar şimdilik gerçek deniz suyunun tuzdan arındırılması için kullanılmamış olsa da, bilim insanları bu yöntemle en az deniz suyu kadar tuzlandırılmış suyu arındırabildiklerini ispatladılar. Deniz suyunun arındırılabilmesi için çok daha yüksek basınçlara dayanabilecek karbon nanotüplere ihtiyaç var.

Makalenin yazarlarından ve Kaliforniya Merced üniversitesi misafir Doçentlerinden Aleksandr Noy karbon nanotüplerin suyu arındırmak için kullanılması fikrinin doğal proteinler olan akuaporinlerden geldiğini söylüyor. Akuaporinler insan vücudunun her yerinde bulunan proteinler ve suyu hücre zarının içinden geçirmek ve iyonlarından arındırarak hücreyi sağlıklı tutmakla görevli proteinler. Akuaporinlerin suyu filtrelemek için kullandıkları kanallar sadece 0.3 nanometre genişliğinde. Bu daracık kanal suyu aşırı hızlı bir şekilde aktaran ve iyonları dışarıda bırakan bir işlev görüyor. Noys’un The Verge’e söylediğine göre bu kanallar gerçekten incecik ve bu sayede seçici olabiliyorlar.

Karbon nanotüpleri gösteren bilgisayar betimlemesi, Kaynak:Y. Zhang, A. Noy, 2017

Çalışmada yer almayan UC Irvine Üniversitesi fizik ve astronomi profesörlerinden Zuzanna Siwy’nin söylediğine göre akuaporinler suni filtreleme sistemlerinde kullanılması zor olan proteinler zira hem çok kırılgan hem de üretilmeleri zor. Bu sebeple Noy ve diğer araştırmacılar çalışmalarında aşırı sağlam olan karbon nano tüpler kullanmaya karar verdiler. Bu nano tüpler 0.8 nanometre genişliğinde ve tıpkı akuaporinler gibi su moleküllerini tek sıra halinde kanalize ederek, akuaporinlerden 6 kat daha hızlı bir akım oluşturabiliyorlar. Noy bu ümit verici gelişmeye rağmen küçük pürüzler olduğunu söylüyor. “Doğayı kendi oyununda yenmiş gibi görünüyoruz ancak tecrübeme göre, doğayı yenmek istediğiniz de iki kere düşünmeniz gerekir.” diye de ekliyor.

Akuaporinler yavaş çünkü protonlar dahil olmak üzere bütün iyonları filtrelemeyi başarabiliyorlar. Bunu yapabilmek için su molekülleri akuaporin kanallarından geçerken 180 derece döndürülüyor ve kimyasal reaksiyonlar molekülleri yavaşlatıyor. Karbon nano tüpler protonları filtreleyemiyor ve bu sayede daha hızlı bir geçiş sağlanabiliyor. Noy proteinleri hız bakımından yenmelerini bunun sağladığını söylüyor.

Bu küçük pürüze rağmen bulgular karbon nano tüplerin hala tuzlu suyu filtrelemek için iyi bir seçenek olduğunu gösteriyor. Bu nano tüpler bir gün suni zarların içine gömülerek tuzlu suyu temiz suya dönüştürmede kullanılabilir. Süper verimli ve aşırı etkili olduklarından, karbon nano tüplerin tuzdan arındırma masraflarını büyük ölçüde düşürme olasılığı var. Ancak bu noktaya ulaşmamıza daha var.

Su moleküllerinin bir karbon nanotüpten geçişinin simülasyonu. Video: Y. Zhang, A. Noy, 2017

Noy’un söylediğine göre bu amaca ulaşabilmek için nano tüplerin üretiminin artırılması ve daha da verimli hale getirilmeleri gerekiyor. Tabii gerçek yaşamda test edilerek gerçekten işe yarayıp yaramadıklarının da görülmesi gerekiyor. “ Dubai’deki bir tuzdan arındırma tesisinde hemen yarın kullanılabilecek bir zar üretmişiz gibi konuşmak istemiyorum” diyor Noy. “Aslında, böyle bir zar üretmeye daha çok zaman var. Ama güzel olan böyle bir işleme ilişkin fiziğin şimdiden elimizde olması ve çalıştığını gösterebilmiş olmamız.”

Siwy ise araştırmanın hala geliştirilebileceğinin gösterildiğini düşünüyor. Karbon nano tüpleri suyu filtrelemek için kullanan başka araştırmalar da olmuştu ancak bunlar daha geniş tüplerdi ve suyu akuaporinlerden daha hızlı aktarmayı başaramamışlardı. Ancak en son araştırmada üretilen karbon nano tüpler doğal sistemlerle yarışabilecek gibi görünüyor. “Görünüşe bakılırsa bilimsel hayal gücünün bir sınır yok ve daha iyisini yapabilmek mümkün olduğu müddetçe hayallerimizi yüksek tutmalıyız” diye de ekliyor.

Yazan: Alessandra Potenza

Görseller : Y. Zhang, A. Noy

Türkçe tercüme : Melih R. Çalıkoğlu

Kaynak : theverge.com

İlk Yayın Tarihi: 24 Ağustos 2017

#kimya #çığıraçıcı #teknoloji

31 görüntüleme
Güncel Makaleler: