Mikroskopijne labirynty do selektywnego oczyszczania wody
Celem finansowanego ze środków UE projektu MONACAT ("Monolithic reactors structured at the nano and micro levels for catalytic water purification") było stworzenie nowoczesnego katalitycznego systemu detoksykacji wody. Naukowcy postanowili zbudować makroskopowy reaktor i nanoskalowe katalizatory. Chodziło o poprawę skuteczności detoksykacji poprzez optymalizację ścieżki dyfuzyjnej oraz kontaktu z miejscami katalitycznymi. Aby zrealizować to zamierzenie, wykorzystali monolityczne reaktory, wewnątrz których znajdowały się kanaliki o strukturze plastra miodu. Pokryli je nanocząsteczkami katalitycznymi opartymi o nanowłókna węglowe (CNF). Stworzono szereg katalizatorów, które przetestowano pod kątem ozonowania pięciu mikrozanieczyszczeń: jednego antybiotyku, jednego preparatu farmaceutycznego, dwóch pestycydów oraz jednej substancji zakłócającej równowagę hormonalną. Zanieczyszczenia te często występują w rzekach i ściekach przemysłowych. Ozonowanie katalityczne usuwa nie tylko pierwotne zanieczyszczenia, ale także skutecznie eliminuje mniej toksyczne produkty uboczne procesu ozonowania. Na przykład, bromian redukowany jest do postaci mniej szkodliwego bromku. Uczestnicy projektu opracowali także i przetestowali katalizatory służące do redukcji azotanów. Komplikacją w przypadku redukcji azotanów (często znajdujących się w nawozach) do azotu (N2) jest konieczność uniknięcia tworzenia się amoniaku (NH3) (który jest również szkodliwy). Jeden z katalizatorów redukujących azotany, opracowanych w ramach Monacat, charakteryzuje się rekordową katalitycznością i selektywnością w odniesieniu do N2 po zastosowaniu w reaktorze przepływowym z wykorzystaniem wody naturalnej. Powłoki nanowęglowe przetestowano pod kątem zastosowań przemysłowych, energooszczędności i przylegania nanocząsteczek podczas symulacji naturalnych warunków przepływu. Wszystkie testy zakończyły się powodzeniem, potwierdzając skuteczność i bezpieczeństwo kompozytów przeznaczonych do katalitycznego oczyszczania wody. Systemy Monacat wykorzystują nową technologię oczyszczania wody, która powinna umożliwić przemysłowi spełnienie wymogów bezpieczeństwa środowiskowego oraz ograniczyć koszty. Inwestycja w optymalizację i komercjalizację systemów Monacat powinna przynieść ogromne oszczędności finansowe i energetyczne.
