استفاده از سفیده تخم مرغ برای پاکسازی آب دریا

محققان شرکت مهندسی پرینستون راهی برای تبدیل سفیده تخم مرغ غذای صبحانه شما به ماده جدیدی یافته اند که می تواند نمک و میکروپلاستیک ها را از آب دریا به ارزانی حذف کند.

به گزارش تکناک، محققان از سفیده تخم مرغ یک آئروژل ساختند، ماده ای سبک و متخلخل که می تواند در بسیاری از کاربردها از جمله فیلتر کردن و پاکسازی آب، ذخیره انرژی و عایق صدا و حرارت استفاده شود.

کریگ آرنولد، استاد مهندسی مکانیک و هوافضا و معاون نوآوری دردانشگاه پرینستون، با اعضای آزمایشگاه خود برای ایجاد مواد جدید، از جمله آئروژل‌ها، برای کاربردهای مهندسی همکاری می‌کند.

کریگ آرنولد یک روز که در جلسه هیئت علمی نشسته بود، فکری به ذهنش رسید.

آرنولد گفت: من آنجا نشسته بودم و به نان داخل ساندویچم خیره شده بودم. و من با خودم فکر کردم، این دقیقاً همان ساختاری است که ما به آن نیاز داریم. بنابراین او از گروه آزمایشگاهی خود خواست تا دستور العمل های مختلف نان را با کربن مخلوط کنند تا ببینند آیا می توانند ساختار آئروژل مورد نظر او را بازسازی کنند.

هیچ یک از آنها در ابتدا کاملاً درست عمل نکردند، بنابراین تیم در حین آزمایش، به حذف مواد تشکیل دهنده ادامه دادند، تا اینکه در نهایت فقط سفیده تخم مرغ باقی ماند.

آرنولد گفت: ما با یک سیستم پیچیده‌تر شروع کردیم، و به کاهش آن ادامه دادیم تا اینکه به هسته اصلی رسیدیم. این پروتئین‌های موجود در سفیده تخم‌مرغ بودند که به ساختاری منتهی می‌شدند که ما به آن نیاز داشتیم.

سفیده تخم‌مرغ سیستم پیچیده‌ای از پروتئین تقریباً خالص است که وقتی در دمای 900 درجه سانتی‌گراد در محیطی بدون اکسیژن گرم می‌شود، ساختاری از رشته‌های به هم پیوسته الیاف کربن و صفحات گرافن ایجاد می‌کند. در مقاله‌ای که در ۲۴ اوت در Materials Today منتشر شد، آرنولد و همکارانش نشان دادند که ماده به‌دست‌آمده می‌تواند نمک و میکروپلاستیک‌ها را از آب دریا به ترتیب با کارایی ۹۸ و ۹۹ درصد حذف کند.

سهموس اوزدن، نویسنده اول این مقاله گفت: سفیده‌های تخم‌مرغ حتی اگر ابتدا روی اجاق سرخ شده یا هم زده شوند نیز برای مقاصد تحقیقاتی ما قابل استفاده هستند. اوزدن همکار سابق پژوهشی فوق دکترا برای مواد پیچیده در مرکز پرینستون بوده و اکنون دانشمند مرکز تحقیقات آرامکو است. اوزدن گفت: در حالی که سفیده تخم مرغ معمولی خریداری شده در فروشگاه در آزمایشات اولیه مورد استفاده قرار گرفت، سایر پروتئین های مشابه تجاری نیز نتایج یکسانی داشتند.

آرنولد می‌گوید: تخم مرغ ها جالب هستند زیرا همه انسان ها با آن ارتباط دارند و به راحتی به دست می‌آیند، اما مراقب رقابت در مقابل چرخه غذایی باشید. از آنجایی که سایر پروتئین ها نیز کاربرد دارند، این ماده به طور بالقوه می تواند در مقادیر زیاد نسبتاً ارزان و بدون تأثیر بر عرضه مواد غذایی تولید شود. اوزدن خاطرنشان کرد که یکی از گام‌های بعدی برای محققان، پالایش فرآیند ساخت است تا بتوان از آن در تصفیه آب در مقیاس بزرگ‌تر استفاده کرد.

اگر بتوان این چالش را حل کرد، این ماده دارای مزایای قابل توجهی است زیرا تولید آن ارزان است، از نظر مصرف انرژی استفاده از آن بهینه است و بسیار موثر است. اوزدن گفت: کربن فعال یکی از ارزان ترین موادی است که برای تصفیه آب استفاده می شود. ما نتایج خود را با کربن فعال مقایسه کردیم و بسیار بهتر است. در مقایسه با اسمز معکوس، که نیاز به انرژی ورودی قابل توجه و آب اضافی برای فرایند دارد، این روش فیلتراسیون برای کار فقط به نیروی جاذبه نیاز دارد و آب را هدر نمی دهد.

در حالی که آرنولد خلوص آب را به عنوان یک “چالش بزرگ بزرگ” برای این فرایند تصفیه می داند، این تنها کاربرد بالقوه برای این ماده نیست. او همچنین در حال بررسی سایر کاربردهای مربوط به ذخیره انرژی و عایق بندی است.

این تحقیق شامل مشارکت‌های بخش‌های مهندسی شیمی و بیولوژیکی و علوم زمین از دانشگاه پرینستون و سایر مراکز تحقیقاتی بود. آرنولد گفت: ساختن چیزی در آزمایشگاه یک موضوع است و درک چرایی و چگونگی آن داستانی دیگر. همکارانی که به پاسخ به سؤالات چرایی و چگونگی کمک کردند، شامل پروفسور رادنی پریستلی و ای. جیمز لینک از دانشکده های مهندسی شیمی ومهندسی  بیولوژیک بودند که به شناسایی مکانیسم تبدیل پروتئین های سفیده تخم مرغ در سطح مولکولی کمک کردند. علاوه بر این سایر همکاران پرینستون در علوم زمین به اندازه گیری فیلتراسیون آب کمک کردند.