ד"ר אינס צוקר מבית הספר להנדסה מכנית ובית הספר פורטר ללימודי הסביבה באוניברסיטת תל אביב פיתחה טכנולוגיה חדישה, שיודעת לספוח מתכות ממים. ממצאי המחקר פורסמו לאחרונה בכתב העת היוקרתי ACS Applied Materials and Interfaces.
"מתכות כבדות במי שתייה מהוות בעיה בריאותית לכולנו", מסבירה ד"ר צוקר, "בין אם מקור המתכות בצנרת בבית (למשל, זיהום עופרת או נחושת) ובין אם מקורן סביבתי, כמו זיהום כספית מתעשייה. הדרך היעילה ביותר היום לטיהור מים היא שימוש בפחם פעיל. זאת הטכנולוגיה המרכזית שקיימת במטהרי המים הביתיים, אבל פחם פעיל יעיל בעיקר בספיחה של מזהמים אורגניים, ואילו זיהומי מתכות כבדות אינם מסוננים ביעילות".
לשם כך פנתה ד"ר צוקר לננו-מבנים דו-ממדיים, דמויי דפים (nanosheets). מאז גילוי הגרפן - יריעה דו-ממדית של גרפיט בעובי של אטום אחד בלבד - פיזיקאים ומהנדסים רבים חוקרים את היתרונות הייחודיים שמקנה המבנה הדקיק, ואף פיתחו ננו-חומרים דו-ממדיים חדשים. הודות לחוזק יוצא דופן, למוליכות המעולה ולשקיפות של רוב החומרים הדו-ממדיים, נעשה בהם שימוש במגוון רחב של תחומים.
במסגרת המחקר, ד"ר צוקר פיתחה שיטות לגידול ננו-חומר דו-ממדי בשם מוליבדינום גופרתי (MoS2, molybdenum disulfide) על-גבי מצע של סיבי פחמן, ובחנה את יכולת החומר המרוכב הזה להסיר זיהומי כספית ממים. שיטות הגידול שנבחנו אפשרו קבלת ציפויי MoS2 בצורות, במבנים ובעומסים שונים על גבי הסיבים. לאחר שמצאו את השיטה שמאפשרת הסרה מהירה ובטוחה של הכספית, ד"ר צוקר וצוותה מקסמו את יכולת ספיחת הכספית מהמים על ידי השתלת "הפרעות" בזמן גידול שכבת ה-MoS2 – והצליחו לספוח פי חמישה יותר כספית מהמים מאשר בשיטות גידול אחרות.
"השיטה שפיתחנו מאפשרת לספוח מתכות כבדות באופן סלקטיבי", מסבירה ד"ר צוקר, "כלומר החומר הפעיל מתעלם משאר החומרים במים ומאפשר רק למתכות הכבדות להיספח אליו. אחרי שבדקנו שלוש שיטות שונות לגידול הננו-חומר, מצאנו את השיטה האידיאלית. מאחר שהיא בטוחה ונוחה לשימוש בתצורה המעוגנת שלה על גבי מצע סיבי או אחר, הטכנולוגיה הזאת יכולה לשמש להסרת מזהמים ממים גם במתקנים ביתיים וגם במתקני טיהור בסקאלה נרחבת. בימים אלה אנחנו מפתחים מתקן להסרת טיפול רב-תכליתי להסרת מזהמים אורגניים ואנאורגניים ממים, במטרה לנצל את היתרונות גם של הפחם הפעיל וגם של המוליבדינום דיסולפיד".
המחקר נערך במימון משרד המדע במסגרת "ניצוץ קלינטק", ומבוצע במסגרת עבודת המסטר של כפיר שפירא, סטודנט למסטר במעבדת המחקר של ד"ר צוקר.
