Merevolusi Dekontaminasi Air Dengan Teknologi Plasma

Dua kelompok penelitian UCO merancang a plasma (gas terionisasi) dikelola oleh gelombang mikro yang memungkinkan dekontaminasi air dengan konsentrasi pewarna yang tinggi.

Plasma adalah gas terionisasi — yaitu gas yang mengandung elektron, ion, atom, molekul, radikal, dan foton. Hal ini sering disebut keadaan materi keempat dan, yang mengejutkan, ia meresapi segalanya. Plasma, yang diproduksi secara artifisial dengan mentransmisikan energi ke gas, ditemukan di tabung neon yang menerangi dapur, namun juga memungkinkan ponsel menjadi semakin kecil.

Plasma dalam Teknologi

Plasma telah menjadi revolusi nyata dalam dunia teknologi. Sebelumnya, untuk mengukir sirkuit pada pelat silikon yang digunakan pada perangkat elektronik seperti ponsel, perlu menggunakan produk kimia yang menimbulkan polusi. Sekarang, penggunaan plasma telah memungkinkan hal ini dilakukan dengan lebih bersih dan tepat, sehingga memungkinkan untuk memperkecil kesenjangan, dan, dengan itu, perangkat.

Aplikasi Lingkungan Plasma

Namun plasma juga memiliki kegunaan lain, seperti pengolahan air. Kelompok FQM-136 Physics of Plasmas dan FQM-346 Organic Catalysis and Nanostructured Materials di Universitas Cordoba berkolaborasi dalam studi penelitian yang bertujuan untuk menghilangkan kontaminan yang ada dalam air dengan menerapkan plasma untuk menggerakkan proses kimia.

Dengan tujuan untuk mengatasi permasalahan meningkatnya keberadaan polutan organik di perairan, seperti pewarna dan senyawa lain dari kegiatan pertanian dan industri di perairan yang mengganggu stabilitas ekosistem, para peneliti ini memilih penerapan plasma.

Terobosan dalam Dekontaminasi Air

Pada tahun 2017 mereka mendemonstrasikan, untuk pertama kalinya, bahwa plasma argon yang diinduksi gelombang mikro yang terpapar ke udara, ketika bekerja pada air, menghasilkan zat reaktif di dalamnya. jenis mengandung oksigen dan nitrogen (seperti radikal hidroksil, hidron peroksida, radikal nitrogen) yang mampu mendekontaminasinya. Kini peneliti Juan Amaro Gahete, Francisco J. Romero Salguero dan María C. García telah berhasil merancang reaktor plasma jenis ini dan secara signifikan meningkatkan jumlah spesies aktif yang dihasilkan dalam air, sehingga memungkinkan untuk menghancurkan pewarna dengan konsentrasi tinggi (dalam hal ini kasus). , metilen biru) hanya dalam hitungan menit.

Inovasi dalam Desain Reaktor Plasma

Hal ini dicapai dengan mengubah desain surfatron, perangkat logam yang mencampur energi dari generator gelombang mikro dengan plasma untuk menopangnya. “Apa yang kami lakukan adalah menempatkan sepotong kecil silikon ke dalam tabung pelepasan kuarsa, memungkinkan dihasilkannya plasma yang berbeda, plasma yang tidak berfilamen dan lebih efisien dalam menciptakan spesies aktif saat berinteraksi dengan air,” jelas Profesor María C. Garcia. Komponen plasma yang disebutkan di atas, ketika berinteraksi dengan air, menghasilkan spesies pengoksidasi yang mampu mendegradasi senyawa organik dan membunuh mikroorganisme, sehingga reaktor plasma ini dapat digunakan dalam aplikasi yang berkaitan dengan remediasi air.

Oleh karena itu, konfigurasi baru ini memperluas aplikasi plasma jenis ini. “Desain tersebut sepenuhnya mengubah konfigurasi medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh surfatron untuk menghasilkan plasma, menghasilkan plasma dengan sifat yang berbeda dan lebih efisien, juga menghilangkan masalah filamen (pembagian kolom plasma menjadi banyak filamen), yang merugikan bagi manusia. stabilitas. itu,” jelas Profesor García.

Masa Depan Dekontaminasi Plasma

Dan kemudian…dekontaminasi. “Spesies pengoksidasi yang dihasilkan akibat aksi plasma sangat reaktif dan memungkinkan penghancuran bahan organik di dalam air,” lanjut Profesor Francisco J. Romero. Agar hal ini terjadi, plasma tidak dimasukkan ke dalam air. Sebaliknya ia dibuat untuk bertindak pada jarak tertentu, sehingga antara air dan plasma terdapat zona udara di mana banyak reaksi terjadi akibat tumbukan antara spesies yang tereksitasi dan molekul oksigen, nitrogen dan uap air, serta “spesies reaktif yang tersebar”. .” ke dalam cairan dan berakhir dengan kontaminan yang dihasilkan.

Potensi dekontaminasi plasma jenis ini, yang diproduksi dengan desain baru “telah diuji untuk mengurangi konsentrasi tinggi pewarna metilen biru dalam air, dengan hasil yang sangat efisien dalam hal energi, mencapai penghilangan pewarna secara menyeluruh dengan pengurangan waktu pemrosesan, kata peneliti Juan Amaro.

Oleh karena itu, dengan kemajuan penelitian ini, salah satu penerapan plasma telah tercapai, yaitu “keadaan materi keempat” yang diciptakan dengan menyuplai energi ke gas stabil dan mengubahnya menjadi gas terionisasi, dan hal ini dapat diterapkan pada hampir semua hal. : pembuatan microchip, desinfektan permukaan, penyembuhan luka, pelapisan lapisan anti-reflektif pada kaca, meningkatkan perkecambahan biji, pemulihan limbah, mengaktifkan permukaan plastik untuk mencapai daya rekat cat yang lebih baik, dan banyak aplikasi lainnya.

Referensi: “Perangkat surfatron yang dimodifikasi untuk meningkatkan pembentukan RONS dan degradasi metilen biru dengan bantuan gelombang mikro-plasma dalam air” oleh Juan Amaro-Gahete, Francisco J. Romero-Salguero dan Maria C. Garcia, 29 November 2023, Kemosfer.
DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.140820