Curățarea apei noastre cu o chimie bioinspiratoare inovatoare - ScienceDaily
Secolele XX și XXI au cunoscut o explozie în utilizarea substanțelor chimice sintetice la nivel mondial, inclusiv pesticide, medicamente și produse de curățat de uz casnic - multe dintre ele ajung în căile navigabile. Chiar și în cantități mici, aceste substanțe pot afecta viața sălbatică, plantele și oamenii, iar un număr dintre ele au demonstrat rezistență la metodele normale de tratare a apei, lăsându-le să se acumuleze în mediu necontrolat.
Într-un studiu publicat în ACS Catalysis, cercetătorii de la Institutul pentru Științe Verzi (IGS) de la Universitatea Carnegie Mellon au deschis calea către un nou domeniu al chimiei durabile prin dezvăluirea unor catalizatori de oxidare puternici, siguri și ieftini, inspirați de procesele biologice din noi, care descompun chiar cei mai încăpățânați poluanți.
"Este poate cea mai importantă lucrare pe care am produs-o în ultimii 20 de ani", a spus Teresa Heinz, profesor de chimie verde, Terrence J. Collins, care conduce IGS.
Collins, care s-a preocupat de efectele biologice dăunătoare ale substanțelor chimice sintetice încă din zilele sale de student în Noua Zeelandă, a petrecut ultimele patru decenii lucrând la dezvoltarea metodelor de îndepărtare a acestor substanțe chimice din apă folosind procesul de oxidare, un proces familiar. la corpul uman.
„Chimia oxidării reprezintă un procent considerabil din biochimia care se întâmplă în noi”, a remarcat Collins. „Acesta este modul în care natura se ocupă de transformarea materiei organice, în special a materiei organice foarte rezistente chimic, în material utilizabil pentru biochimia sa sau în energie pentru a menține organismul în funcțiune. Uneori rezistența este prea mare pentru enzimele care conduc chimia oxidării și avem compuși persistenți împotriva cărora natura este neputincioasă ".
Substratul ales pentru multe reacții de oxidare în corpul nostru și în alte părți ale naturii este peroxidul de hidrogen, pe care enzimele peroxidazice îl activează pentru a descompune moleculele din alimente și alte substanțe pe care le luăm. Scopul lui Collins din 1980 a fost în esență să recreeze puterea și eficiența acestor enzime cu catalizatori artificiali ai creației sale numiți liganzi tetra-amido macrociclici (TAML).
"A trebuit să facem centrul de fier al catalizatorilor noștri la același tip de chimie ca și centrul de fier al enzimelor peroxidazei", a spus Collins. "Am petrecut 15 ani în mod sistematic să ne dăm seama cum să facem compoziția catalizatorului TAML să funcționeze corect. Apoi, după ce am primit primul - am petrecut 20 de ani încercând să o îmbunătățim."