Zespół naukowców z Politechniki Gdańskiej opracował nowe elektrody drukowane w 3D, które skutecznie utleniają leki wykrywane w ściekach. Wyniki ich badań opublikowano właśnie w prestiżowym czasopiśmie „Nano-Micro Letters”. To bardzo ważna informacja – dzień wcześniej opublikowaliśmy dane pokazujące, że oczyszczalnie ścieków w Polsce nie radzą sobie z usuwaniem farmaceutyków z wody.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jakie związki farmaceutyczne wykryto w oczyszczonych ściekach w Polsce.
- Na czym polega innowacyjność nowych elektrod opracowanych przez naukowców z PG.
- Dlaczego nowe elektrody są bardziej ekologiczne niż dotychczas stosowane.
- W jakich obszarach poza oczyszczaniem ścieków mogą znaleźć zastosowanie opracowane materiały.
Farmaceutyki w ściekach – poważny problem środowiskowy
W Polsce zużywamy ponad 25 tys. ton leków rocznie, a oczyszczalnie nie są przygotowane do ich neutralizacji. Jak wynika z niedawno opublikowanych badań, w oczyszczonych ściekach wciąż obecne są substancje czynne takie jak fluoksetyna, karbamazepina, diklofenak czy metoprolol. Co więcej, w wielu przypadkach ich stężenie po oczyszczeniu było wyższe niż przed – co sugeruje nieskuteczność obecnych metod.
Politechnika Gdańska: nowe podejście do elektrod
Nad rozwiązaniem tego problemu pracował interdyscyplinarny zespół z trzech wydziałów Politechniki Gdańskiej. Efektem jest innowacyjna metoda wytwarzania elektrod węglowych do zastosowań elektrochemicznych. Jak podkreśla dr Mattia Pierpaoli, prof. PG z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki PG, kierownik projektu, zaproponowano dwuetapowy proces tworzenia elektrod odpornych na wysokie temperatury i środowiska chemiczne. Elektrody te skutecznie utleniają związki takie jak atenolol, metoprolol i propranolol.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych rozwiązań, nowe elektrody nie zawierają metali rzadkich ani katalizatorów metalicznych. Ich konstrukcja opiera się na nanostrukturalnym węglu rosnącym bezpośrednio na specjalnie zaprojektowanym podłożu. Dzięki temu produkcja staje się tańsza, bardziej zrównoważona, a zużyte elektrody łatwiejsze do zagospodarowania.
– Metoda łączy innowacyjne rozwiązania techniczne, czyli możliwość dowolnego projektowania elektrod, z korzyściami dla środowiska, ponieważ nie wykorzystuje rzadkich i toksycznych materiałów – mówi dr Pierpaoli.
Potencjał nie tylko w oczyszczaniu ścieków
Nowe elektrody mogą mieć również zastosowanie w medycynie – jako element biosensorów do analizy złożonych próbek biologicznych, takich jak krew czy mocz. Odpowiednie zaprojektowanie struktury materiału pozwala ograniczyć zjawisko foulingu, który pogarsza efektywność pomiarów. To może przełożyć się na dokładniejsze i bardziej powtarzalne wyniki w diagnostyce.
Współpraca interdyscyplinarna i prestiżowa publikacja
Projekt realizowany był w ramach programu OPUS Narodowego Centrum Nauki i łączył kompetencje z zakresu inżynierii materiałowej, elektrotechniki, chemii analitycznej i technologii druku 3D. W pracach brali udział doktorantka Iwona Kaczmarzyk, dr Paweł Jakóbczyk, prof. Jacek Ryl, prof. Robert Bogdanowicz, doktorant Patryk Sokołowski i dr inż. Małgorzata Szopińska. Całość koordynował prof. Pierpaoli. Wyniki badań ukazały się w „Nano-Micro Letters” (IF 2024 = 36.3).
Główne wnioski
- Nowe elektrody z Politechniki Gdańskiej skutecznie utleniają atenolol, metoprolol i propranolol.
- Technologia druku 3D i brak metali rzadkich sprawiają, że elektrody są bardziej zrównoważone środowiskowo i łatwiejsze w utylizacji.
- Opracowane materiały mogą być używane także w medycynie, np. w biosensorach do analizy krwi i moczu, gdzie ważna jest czułość i powtarzalność wyników.
- Farmaceutyki obecne w oczyszczonych ściekach – m.in. fluoksetyna, diklofenak, karbamazepina – nie są skutecznie usuwane w większości oczyszczalni.
Źródło:
- Politechnika Gdańska
