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すぐに火星の水、農業、酸素?

研究者たちは、水中の汚染物質である過塩素酸塩を破壊する触媒を開発しました。 この新しい水処理プロセスは、火星の土壌をきれいにし、作物の発達に有利にすることを可能にする可能性があります。

カリフォルニア大学リバーサイド校(米国)のエンジニアが率いるチームは、 水から有害な化学物質を除去するための触媒 地球上で。 この触媒はまた、火星の土壌を農業にとってより安全にする可能性があります。 そして、のための酸素を生成するのに役立ちます 火星の人間の探検家。 火星の宇宙探査の大きな前進...

地球と火星に有害な化合物である過塩素酸塩

ここで話している有毒な化合物は過塩素酸塩です。 A XNUMXつの酸素原子に結合したXNUMXつの塩素原子からなる負イオン。 この製品は、地球上のいくつかの土壌に自然に見られます。 そしてそれは火星の土壌に特に豊富です。 なので 強力な酸化剤、過塩素酸塩はさらに人間によって製造され、ロケット、花火、弾薬、車両のエアバッグイニシエーター、マッチ、さらには信号ロケットの固体燃料に使用されます。 また、特定の消毒剤や除草剤の副産物としても見られます。

土壌や工業製品に遍在しているため、 過塩素酸塩は一般的な水の汚染物質です。 どのように危険ですか? それは特定の甲状腺の問題を引き起こす可能性があります。 さらに、過塩素酸塩は植物組織に生体内蓄積します。 そう、 火星の土壌に含まれる過塩素酸塩は、そこで栽培された食物を消費に適さないものにする可能性があります。 火星への人間の居住の可能性をかなり制限するのはどれでしょう…それだけでは十分ではありませんか? 火星の塵に存在する過塩素酸塩も、探検家にとって危険である可能性があります。

自然からインスピレーションを得て、それを取り除きます

水から過塩素酸塩を除去する現在の方法では、条件を達成するのが難しいか、複雑で多段階の酵素プロセスが必要です。 元素塩素の酸化状態を無害な塩化物イオンに下げる.

それでも、カリフォルニア大学リバーサイド校の科学者たちは解決策を見つけたかもしれません。 博士課程の学生であるChangxuRenとMarlanand Rosemary Bourns College ofEngineeringの化学および環境工学の助教授であるJinyongLiuは、自然からインスピレーションを得て、 室温および圧力の水中の過塩素酸塩をXNUMXつのステップで低減します.

出発点:レンと劉は、 嫌気性菌 (酸素なしで生きるバクテリアを理解する) 過塩素酸塩を減らすために独自の酵素にモリブデンを使用する 酸素が不足している環境でエネルギーを収穫します。 モリブデン? 特定の酵素に含まれる純粋な金属と植物栄養素に不可欠な微量元素。

しかし、研究者が試みたのはこれが初めてではありませんモリブデンを触媒として利用する。 " 過塩素酸塩還元のためのモリブデンベースの化学触媒を構築するためのこれまでの努力は成功していません。、劉は説明します。 他の多くの金属触媒は、過酷な条件を必要とするか、水と適合しません '。

水中の過塩素酸塩を99,99%以上削減するプロセス

その後、研究者たちは過塩素酸塩還元の複雑な微生物プロセスを模倣する 単純化されたアプローチによって。 このために、彼らは一般的に使用されるXNUMXつの化合物を混合するというアイデアを持っていました:

  • と呼ばれる肥料 モリブデン酸ナトリウム,
  • と呼ばれる有機配位子(化学構造のXNUMXつまたは複数の原子または中心イオンに結合したエンティティ) ビピリジン モリブデンを結合するには、
  • と呼ばれる水素活性化触媒 木炭上のパラジウム.

したがって、彼らは 水中の過塩素酸塩を迅速かつ効率的に分解できる強力な触媒 水素ガスを室温で使用し、燃焼させません。 「」 この触媒は、これまでに報告されている他のどの化学触媒よりもはるかに活性が高く、過塩素酸塩の初期濃度に関係なく、過塩素酸塩の99,99%以上を塩化物に還元します。 レンは言います。

新しい触媒 広範囲の濃度で過塩素酸塩を減らします、1リットルあたり10ミリグラム未満からXNUMXリットルあたりXNUMXグラムまで。 したがって、さまざまなシナリオで、特に次の目的で使用できます。 汚染された地下水を浄化し、廃水を処理します 爆発物の製造からひどく汚染されており、とりわけ、 火星を居住可能にする ! つづく ...

 

タイトルの記事 過塩素酸塩水溶液の還元のためのバイオインスパイアードモリブデン触媒 Journal of the American ChemicalSocietyに掲載されました。 RenとLiuは、カリフォルニア大学リバーサイド校の博士課程の学生であるJinyu Gao、学部生のJacob Palmer、高校生のEric Y.Biが研究に参加しました。 ワイオミング大学のPengYangとMengqiangZhuは、X線吸収分光法によって触媒の特性を明らかにし、オハイオ州立大学のJiaonanSunとYiyingWuは電気化学試験を実施しました。 研究は国立科学財団によって資金提供されました。

 

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