מוציאים את הרעל מהמים

ברזל וויטמין B12 מוכרים בעיקר כתוספי מזון, אך מתברר כי כאשר הם קשורים ביחד עם חומר שלישי, הם מסוגלים לפרק חלק ממזהמי המים המזיקים ביותר - ולכן ייתכן כי יוכלו לשמש כפתרון לשיקום מאגרי מים תת-קרקעיים.

פרופ' בריאן ברקוביץ וד"ר ישי דרור, מהמחלקה למדעי הסביבה וחקר האנרגיה שבפקולטה לכימיה במכון, פיתחו מערכת לטיפול במים המבוססת על רכיבים אלה, ומפרקת את החומרים הרעילים המצויים במים לתרכובות בלתי-מזיקות, שאותן ניתן לפרק באופן טבעי.

מערכות כאלה אפשר יהיה להציב בערוצי זרימה תת-קרקעיים של מי תהום, כדי לטהר את המים לפני כניסתם לצינורות. לחלופין, אפשר יהיה להשתמש בהן כדי לטהר מים לאחר שאיבתם.

מרבית הכימיקלים המצויים במי שפכים, אשר חודרים למאגרי המים התת-קרקעיים - הקרויים אקוויפרים - עלולים להישאר שם מאות ואף אלפי שנים.

"הבעיה היא", אומר פרופ' ברקוביץ, "שחומרים מעשי ידי אדם, כמו חומרי הדברה, חומרי ניקיון ומעכביבעירה, אינם דומים לחומרים המצויים בטבע, ולכן כמעט ולא קיימים מנגנונים טבעיים לפירוקם. לרוע המזל, מרבית החומרים האלה נחשבים כמסרטנים, אפילו בכמויות זעירות ביותר, ולפי התקנים המקובלים במערב, כמותם המותרת במי השתייה מוגבלת לחלקיקים בודדים למיליארד".

חיתוך מולקולרי

פרופ' ברקוביץ וד"ר דרור הגיעו למסקנה,שתגובה כימית פשוטה עשויה לחתוך את המולקולות של החומרים המזיקים האלה, כך שחיידקים או תהליכים טבעיים אחרים יגמרו את העבודה.

החלק ה"בלתי-אכיל" של המולקולות האלה הוא בדרך כלל קשר כימי בין פחמן וכלור או ברום. כמקור אלקטרונים המניע את התגובה בחרו החוקרים ברזל -חומר שמשחרר את האלקטרונים שלו בקלות.

לאחר מכן הם חיפשו דרך לשלב את הברזל עם חומר סינון בשם דיאטומיט (diatomite). הדיאטומיט נראה כמו חול לבן דק, אבל הוא עשוי מהשלדים המאובנים של דיאטומים (צורניות) - שהם יצורים זעירים בעלי קליפה עשויה מחומר דמוי זכוכית (סיליקה). החורים המיקרוסקופיים שבגרגרים שלו הופכים אותו למסנן מצוין למיגוון רחב של נוזלים, החל במי בריכות שחייה וכלה בבירה.

בשלב הזה הם נתקלו בבעיה: הברזל לא נקשר היטב לבסיס הדיאטומיט, והעברת האלקטרונים הצליחה באופן חלקי בלבד. המדענים הבינו שהם זקוקים למרכיב נוסף - זרז (קטליזטור) שיסייע בהעברת האלקטרונים מהברזל למולקולות המזהמות.

"במקום להמציא זרז חדש, בדקנו את עולם המולקולות הטבעיות", אומר ד"ר דרור. "המולקולה שהטבע מעדיף לצורך העברת אלקטרונים היא הפורפירין". הפורפירינים אכן מצויים במולקולות טבעיות רבות, כמו כלורופיל, המוגלובין וויטמין B12.

המדענים מצאו כי ה-B12 - חומר שקל להשיגו והוא אינו רעיל - משמש פתרון טוב לבעיה. הוויטמין מנע מחלקיקי הברזל להתגבש, והם נותרו מפוזרים באופן אחיד על פני הדיאטומיט. פני השטח הגדולים של הברזל הנוצרים כך מאפשרים תגובות כימיות יעילות, וכן הזרמת מים דרך החומר. כך התחולל מעבר האלקטרונים באופן יעיל במיוחד.

מים נקיים 

"העלות הנוכחית של השיטה החדשה", אומר פרופ' ברקוביץ, "דומה לזה של מערכות סטנדרטיות עשויות מפחם פעיל, אך התוצאות טובות יותר. לכן הן עשויות להיות אטרקטיביות עבור תעשיות שזקוקות לכמויות מים נקיים".

פרופ' ברקוביץ מציין גם, שמערכות גדולות, העשויות משילוב של דיאטומיט, ברזל וויטמין B12, יוכלו להתאים לשימוש בתעלות, בקידוחי מים, ובערוצי זרימה תת-קרקעיים של מי תהום. ייתכן שאפשר יהיה להשתמש בהן כדי לשקם אקוויפרים בסכנת זיהום, וכדי לשמור על אוצרות המים היקרים המצויים בהם.

יתרונות אפשריים נוספים כוללים מניעת זיהום קרקע בעקבות חלחול מים מזוהמים, הפחתת הצורך בשימוש בשיטות טיהור מים עתירות אנרגיה, ומניעת שחרורם של גזים רעילים מאקוויפרים מזוהמים לתוך מבנים תת-קרקעיים כמו חניונים.

הכתבה התפרסמה במגזין מכון ויצמן למדע.