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Presto acqua, agricoltura e ossigeno su Marte?

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I ricercatori hanno sviluppato un catalizzatore che distrugge il perclorato, un contaminante nell'acqua. Questo nuovo processo di trattamento delle acque potrebbe consentire di ripulire il suolo di Marte e renderlo favorevole allo sviluppo delle colture.

Un team guidato da ingegneri dell'Università della California a Riverside (USA) ha sviluppato un catalizzatore per rimuovere una sostanza chimica dannosa dall'acqua sulla terra. Questo catalizzatore potrebbe anche rendere il suolo marziano più sicuro per l'agricoltura. E aiuta a produrre ossigeno per esploratori umani di Marte. Un grande passo avanti per l'esplorazione spaziale marziana...

Perclorato, un composto dannoso sulla Terra e su Marte

Il composto chimico tossico di cui stiamo parlando qui è il perclorato. UN ione negativo costituito da un atomo di cloro legato a quattro atomi di ossigeno. Questo prodotto si trova naturalmente in alcuni terreni della Terra. Ed è particolarmente abbondante nel suolo marziano. Come potente ossidante, il perclorato è inoltre prodotto dall'uomo e utilizzato come combustibile solido per razzi, fuochi d'artificio, munizioni, attivatori di airbag per veicoli, fiammiferi o anche razzi di segnalazione. Si trova anche come sottoprodotto di alcuni disinfettanti ed erbicidi.

A causa della sua ubiquità nel suolo e nei prodotti industriali, il perclorato è un comune contaminante dell'acqua. Come è pericoloso? Può causare alcuni problemi alla tiroide. Inoltre, il perclorato si bioaccumula nei tessuti vegetali. In tal modo, il perclorato nel suolo marziano potrebbe rendere il cibo coltivato lì inadatto al consumo. Il che limiterebbe notevolmente le possibilità di insediamenti umani su Marte... Non basta? Il perclorato presente nella polvere marziana potrebbe essere pericoloso anche per gli esploratori.

Prendi ispirazione dalla natura per liberartene

Gli attuali metodi di rimozione del perclorato dall'acqua richiedono condizioni difficili da raggiungere o un processo enzimatico complicato e multifase per abbassare lo stato di ossidazione dell'elemento cloro allo ione cloruro innocuo.

Eppure gli scienziati dell'Università della California a Riverside potrebbero aver trovato la soluzione. Il dottorando Changxu Ren e Jinyong Liu, assistente professore di ingegneria chimica e ambientale presso il Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, si sono ispirati alla natura per ridurre il perclorato nell'acqua a temperatura e pressione ambiente in un unico passaggio.

Il punto di partenza: Ren e Liu hanno notato che il batteri anaerobi (capire i batteri che vivono senza ossigeno) usano il molibdeno nei propri enzimi per ridurre il perclorato e per raccogliere energia in ambienti privi di ossigeno. Molibdeno? Un metallo puro e un oligoelemento essenziale per la nutrizione delle piante che si trova in alcuni enzimi.

Tuttavia, questa non è la prima volta che i ricercatori hanno cercato disfruttare il molibdeno come catalizzatore. ' Gli sforzi precedenti per costruire un catalizzatore chimico a base di molibdeno per la riduzione del perclorato non hanno avuto successo., spiega Liu. Molti altri catalizzatori metallici richiedono condizioni difficili o non sono compatibili con l'acqua '.

Un processo che riduce di oltre il 99,99% il perclorato nell'acqua

I ricercatori hanno quindi tentato diimitare il complesso processo microbico di riduzione del perclorato con un approccio semplificato. Per questo, hanno avuto l'idea di mescolare tre composti di uso comune:

  • un fertilizzante chiamato molibdato di sodio,
  • un ligando organico (entità unita ad uno o più atomi o ioni centrali di una struttura chimica) chiamato bipiridina legare il molibdeno,
  • e un catalizzatore di attivazione dell'idrogeno chiamato palladio su carbone.

Hanno così ottenuto a potente catalizzatore in grado di abbattere rapidamente ed efficacemente il perclorato in acqua utilizzando gas idrogeno a temperatura ambiente, senza alcuna combustione. " Questo catalizzatore è molto più attivo di qualsiasi altro catalizzatore chimico riportato fino ad oggi e riduce oltre il 99,99% di perclorato a cloruro indipendentemente dalla concentrazione iniziale di perclorato Ren dice.

Il nuovo catalizzatore riduce il perclorato in un'ampia gamma di concentrazioni, da meno di 1 milligrammo per litro a 10 grammi per litro. Può quindi essere utilizzato in vari scenari, in particolare per ripulire le acque sotterranee contaminate, trattare le acque reflue fortemente contaminato dalla fabbricazione di esplosivi e, soprattutto, rendere abitabile Marte ! Continua ...

 

L'articolo intitolato Un catalizzatore di molibdeno bioispirato per la riduzione del perclorato acquoso è stato pubblicato sul Journal of the American Chemical Society. Ren e Liu sono stati raggiunti nella loro ricerca da Jinyu Gao, studente di dottorato alla UC Riverside, Jacob Palmer, studente universitario, ed Eric Y. Bi, studente di scuola superiore. Peng Yang e Mengqiang Zhu, Università del Wyoming, hanno caratterizzato il catalizzatore mediante spettroscopia di assorbimento a raggi X, mentre Jiaonan Sun e Yiying Wu, Ohio State University, hanno eseguito i test elettrochimici. La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation.

 

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