NordenBladet — Ilmus mõjukas erialaajakirjas Chemical Engineering Journal Tallinna tehnikaülikooli kahe uurimisrühma (nanopoorsete materjalide ja keskkonnatehnoloogia) koostööna artikkel „Metal-doped organic aerogels for photocatalytic degradation of trimethoprim“ (Metallidega rikastatud orgaaniliste aerogeelide kasutamine trimethoprimi fotokatalüütiliseks lagundamiseks).
Nanopoorsete materjalide uurimisrühma liider, juhtivteadur Mihkel Koel on keemikuna oma uurimisfookuse suunanud eelkõige jäätmevabale keemiale, ehk rohelise keemia põhimõtete rakendamisele. Ka kõnesolev artikkel on seotud uute ja efektiivsemate meetodite arendamisega meie elukeskkonna parandamiseks.
Mihkel Koel: „Kaasaegses materjaliteaduses on jätkuvalt rakenduslikus huviorbiidis just ekstreemsete omadustega materjalide loomine ning nende kasutamine. Selliste materjalide hulka kuuluvad ka meie uurimisrühma poolt arendatavad aerogeelid – ülimalt poorsed ja sellest tulenevalt väikese tihedusega ning erilise soojus- ja elektrijuhtivusega materjalid. Uued materjalid annavad ka uudseid ja efektiivseid rakendusi tehnoloogias.“
Kõnesolevas artiklis on fookus eelkõige orgaanilistel aerogeelidel, mille tootmiseks kasutatakse Eesti põlevkivi töötlemisel saadavaid fenoolseid ühendeid, ehk siis just kohalikku tooret. Geelist aerogeeli loomiseks kasutatakse suure poorsuse saavutamiseks ülekriitilist ekstraktsiooni süsihappegaasiga – selle protsessi käigus asendatakse vedelik gaasiga, mille tulemusena tekibki aerogeel – väga kerge ja poorse struktuuriga materjal.
„Ülioluline on fakt, et aerogeel saadakse just kohalikust toorainest, ehk Eesti põlevkivi fenoolidest“, kinnitab Koel. Tänu Eesti tooraine ühendite eripärale toimub reaktsioon kiiresti ja toatemperatuuril (varem eeldas aerogeeli valmimine 100-kraadilist kuumutamisprotsessi pikema aja jooksul). Saadud aerogeelidesse metallide lisamisel saab tulemuseks aga suurepärase katalüsaatorikandja, mida saaks kasutada näiteks heitvete puhastamisel.
Mihkel Koel: „Väga uudseks ja üllatavaks tulemuseks saame pidada teadmisi metallidega (Fe, Cu, Co ja Ni) rikastatud orgaaniliste aerogeelide käitumisest fotokatalüsaatoritena. Kõige paremad tulemused saadi nikli (Ni) lisamisel. Tänu suurele poorsusele ja eripinnale on aerogeelid tuntud oma suurepäraste adsorbeerivate omaduste poolest, mis on eriti oluline ka katalüsaatorina toimimisel. Artiklis analüüsisime ainete fotokatalüütilist lagundamist meie reovees. Selgus, et seda meetodit saab edukalt kasutada näiteks puhastamaks reovett neeruravis kasutatava antibiootikumi trimethoprim jääkidest. Seni on olnud ravimijääkidest veepuhastusprotsess ülimalt komplitseeritud ja vähese tulemuslikkusega.“
Mihkel Koel lisab, et nanopoorsete materjalide uurimisrühmas tegeletakse lisaks veel räni- ja tselluloosi aerogeelidega ja ka orgaanilise aerogeeli pürolüüsimisel (kuumutamisel 700-800 kraadini ilma õhu juurdepääsuta) saadava süsiaerogeeliga. Süsiaerogeelile omakorda metallide lisamisel saadav materjal on aga parimate omadustega katalüsaator elektrolüütiliste reaktsioonide läbiviimiseks. Koostöös TÜ keemiainstituudi teadlase Kaido Tammeveski uurimisrühmaga on tulevikuks seatud eesmärk selle abil täiustada madalatemperatuurseid kütuseelemente.
Lisainfo:
tehnikaülikooli keemia ja biotehnoloogia instituudi keemia osakonna juhtivteadur Mihkel Koel, mihkel.koel@taltech.ee
Chemical Engineering Journal, 02.2019
Allikas: Eesti Teadusinfosüsteem
Loe kõiki NordenBladet´i “Eesti uudised & info” rubriigi artikleid SIIT