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Bald Wasser, Landwirtschaft und Sauerstoff auf dem Mars?

Forscher haben einen Katalysator entwickelt, der Perchlorat, eine Verunreinigung im Wasser, zerstört. Dieses neue Wasseraufbereitungsverfahren könnte es ermöglichen, den Boden des Mars zu reinigen und die Entwicklung von Nutzpflanzen zu fördern.

Ein Team unter der Leitung von Ingenieuren der University of California in Riverside (USA) entwickelte ein Katalysator, um eine schädliche Chemikalie aus dem Wasser zu entfernen auf der Erde. Dieser Katalysator könnte auch den Marsboden für die Landwirtschaft sicherer machen. Und helfen, Sauerstoff zu produzieren für menschliche Entdecker des Mars. Ein großer Schritt vorwärts für die Weltraumforschung auf dem Mars ...

Perchlorat, eine schädliche Verbindung auf der Erde und auf dem Mars

Die giftige chemische Verbindung, über die wir hier sprechen, ist Perchlorat. EIN negatives Ion bestehend aus einem Chloratom, das an vier Sauerstoffatome gebunden ist. Dieses Produkt kommt natürlicherweise in einigen Böden der Erde vor. Und es ist im Marsboden besonders reichlich vorhanden. Wie starkes Oxidationsmittel, Perchlorat wird darüber hinaus von Menschenhand hergestellt und als Festbrennstoff für Raketen, Feuerwerkskörper, Munition, Airbagzünder für Fahrzeuge, Streichhölzer oder auch Signalraketen verwendet. Es wird auch als Nebenprodukt bestimmter Desinfektionsmittel und Herbizide gefunden.

Aufgrund seiner Allgegenwart in Böden und Industrieprodukten, Perchlorat ist eine häufige Wasserverunreinigung. Wie ist es gefährlich? Es kann bestimmte Schilddrüsenprobleme verursachen. Darüber hinaus reichert sich Perchlorat in Pflanzengeweben an. So, das Perchlorat im Marsboden könnte die dort angebaute Nahrung für den Verzehr ungeeignet machen. Was die Möglichkeiten menschlicher Siedlungen auf dem Mars erheblich einschränken würde… Das reicht nicht? Das im Marsstaub enthaltene Perchlorat könnte auch für Entdecker gefährlich sein.

Lassen Sie sich von der Natur inspirieren, um sie loszuwerden

Gegenwärtige Verfahren zur Entfernung von Perchlorat aus Wasser erfordern entweder schwierig zu erreichende Bedingungen oder einen komplizierten, mehrstufigen enzymatischen Prozess, um senken den Oxidationszustand des Elements Chlor zu unschädlichen Chloridionen.

Doch Wissenschaftler der University of California in Riverside haben möglicherweise die Lösung gefunden. Die Doktorandin Changxu Ren und Jinyong Liu, Assistenzprofessorin für Chemie- und Umwelttechnik am Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, ließen sich von der Natur inspirieren, um Perchlorat in Wasser bei Raumtemperatur und Druck in einem Schritt reduzieren.

Der Ausgangspunkt: Ren und Liu bemerkten, dass die Anaerobe Bakterien (Bakterien verstehen, die ohne Sauerstoff leben) verwenden Molybdän in ihren eigenen Enzymen, um Perchlorat zu reduzieren und Energie in sauerstoffarmen Umgebungen zu gewinnen. Molybdän? Ein reines Metall und ein essentielles Spurenelement für die Pflanzenernährung, das in bestimmten Enzymen enthalten ist.

Dies ist jedoch nicht das erste Mal, dass Forscher versucht haben,Molybdän als Katalysator nutzen. " Frühere Bemühungen, einen chemischen Katalysator auf Molybdänbasis für die Perchloratreduktion zu konstruieren, waren nicht erfolgreich., erklärt Liu. Viele andere Metallkatalysatoren erfordern raue Bedingungen oder sind nicht wasserverträglich compatible ".

Ein Prozess, der über 99,99% des Perchlorats in Wasser reduziert

Die Forscher versuchten dann,ahmen den komplexen mikrobiellen Prozess der Perchloratreduktion nach durch einen vereinfachten Ansatz. Dafür hatten sie die Idee, drei gängige Verbindungen zu mischen:

  • ein Dünger namens Natriummolybdat,
  • ein organischer Ligand (Einheit, die mit einem oder mehreren Atomen oder Zentralionen einer chemischen Struktur verbunden ist) genannt Bipyridin Molybdän zu binden,
  • und ein Wasserstoffaktivierungskatalysator namens Palladium auf Kohle.

Sie erhielten so a leistungsstarker Katalysator, der Perchlorat in Wasser schnell und effizient abbauen kann mit Wasserstoffgas bei Raumtemperatur, ohne Verbrennung. " Dieser Katalysator ist viel aktiver als jeder andere bisher bekannte chemische Katalysator und reduziert über 99,99 % des Perchlorats zu Chlorid, unabhängig von der anfänglichen Perchloratkonzentration Ren sagt.

Der neue Katalysator reduziert Perchlorat in einem breiten Konzentrationsbereich, von weniger als 1 Milligramm pro Liter bis 10 Gramm pro Liter. Es kann daher in verschiedenen Szenarien verwendet werden, insbesondere für kontaminiertes Grundwasser reinigen, Abwasser aufbereiten stark kontaminiert durch die Herstellung von Sprengstoffen und vor allem den Mars bewohnbar machen ! Fortgesetzt werden ...

 

Der Artikel mit dem Titel Ein bioinspirierter Molybdän-Katalysator für die Reduktion von wässrigem Perchlorat wurde im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht. Ren und Liu wurden bei ihren Forschungen von Jinyu Gao, Doktorand an der UC Riverside, Jacob Palmer, Bachelor-Student, und Eric Y. Bi, High-School-Student, unterstützt. Peng Yang und Mengqiang Zhu, University of Wyoming, charakterisierten den Katalysator durch Röntgenabsorptionsspektroskopie, während Jiaonan Sun und Yiying Wu, Ohio State University, die elektrochemischen Tests durchführten. Die Forschung wurde von der National Science Foundation finanziert.

 

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