Επεξεργασία των υδάτων
Η νανοτεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία και τον καθαρισμό των υδάτων, για παράδειγμα στην παραγωγή γλυκού νερού από θαλασσινό νερό, την πρόληψη της ρύπανσης του περιβάλλοντος και την ανάπτυξη τεχνικών εξυγίανσης με σκοπό τη μείωση της ρύπανσης των υδάτων και του εδάφους.
Παρότι οι εφαρμογές των τεχνικών νανοϋλικών (ή τεχνολογικά επεξεργασμένων νανοϋλικών) στην επεξεργασία των υδάτων είναι επί του παρόντος περιορισμένες, κυρίως λόγω της χρήσης τους ως απορροφητικών υλικών, φίλτρων, απολυμαντικών μέσων και αντιδραστηρίων, υπάρχουν αυξανόμενες προσδοκίες για την επίτευξη μεθόδων πλήρους επεξεργασίας των υδάτων και εξυγίανσης του περιβάλλοντος.
Ένα παράδειγμα του δυναμικού των νανοϋλικών στον εν λόγω τομέα αποτελεί η ανάπτυξη σιδήρου μηδενικού σθένους σε επίπεδο νανοκλίμακας. Το εν λόγω υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία των υπόγειων υδάτων και των επικίνδυνων αποβλήτων. Η χρήση τεχνικών νανοϋλικών (ή τεχνολογικά επεξεργασμένων νανοϋλικών) για τον καθαρισμό του περιβάλλοντος ξεκίνησε όταν ερευνητές ανακάλυψαν ότι μικρή ποσότητα σωματιδίων σιδήρου σε νανομέγεθος μπορούν να απομακρύνουν τους ρύπους των υπόγειων υδάτων όπως τα πολυχλωροδιφαινύλια (PCB), τα οποία είναι γνωστό ότι είναι τοξικά για τους ανθρώπους και το περιβάλλον και ότι είναι πιθανό να προκαλέσουν καρκίνο. Αποτελεσματικά στην αντιμετώπιση πλήθους ρύπων των υδάτων, όπως τα φυτοφάρμακα, τα επιβραδυντικά φλόγας, τα αντιβιοτικά, το χρώμιο, το αρσενικό και τα βαρέα μέταλλα, διαπιστώθηκε ότι είναι και τα νανοσωματίδια του σιδήρου, όπως ο σίδηρος μηδενικού σθένους σε επίπεδο νανοκλίμακας.
Ένα νανοϋλικό, όπως ο σίδηρος μηδενικού σθένους, παρουσιάζει πολλές ιδιότητες που το καθιστούν ιδανικό απορροφητικό μέσο για τα βαρέα μέταλλα που απαντούν σε μολυσμένα ύδατα. Μεταξύ των ιδιοτήτων αυτών περιλαμβάνονται:
- το σχετικά μεγάλο εμβαδό και μικρό μέγεθος,
- η υψηλή δραστικότητα,
- η ικανότητα απομόνωσης των βαρέων μετάλλων,
- η ικανότητα ταχείας δράσης,
- η καλή ικανότητα δέσμευσης μετάλλων, και
- τα δομικά χαρακτηριστικά που επιτρέπουν την αναγέννηση και την εκ νέου χρησιμοποίηση του νανοϋλικού.
Παράδειγμα: Απομάκρυνση αρσενικού από ύδατα
Το αρσενικό είναι τοξικό ημιμέταλλο που έχει συσχετισθεί με διάφορα είδη καρκίνου και άλλα προβλήματα υγείας. Η μόλυνση των υπόγειων υδάτων με αρσενικό αποτελεί φυσικό φαινόμενο και έχει αναφερθεί σε πολλές χώρες, όπως η Αργεντινή, το Μπαγκλαντές, η Χιλή, η Κίνα, η Ινδία, η Ταϊβάν και η Ταϊλάνδη, καθώς και ορισμένες χώρες της ΕΕ και οι Ηνωμένες Πολιτείες. Το αρσενικό μπορεί να διεισδύσει στα υπόγεια ύδατα με διάφορους τρόπους, όπως μέσω φυσικών εναποθέσεων και μεταλλευτικών, γεωργικών ή βιομηχανικών δραστηριοτήτων.
Η απομάκρυνση του αρσενικού και άλλων παρόμοιων ρύπων από τα ύδατα αποτελεί ιδιαίτερη πηγή ανησυχίας για την επιστημονική κοινότητα. Τα τελευταία χρόνια, η χρήση απορροφητικών μέσων μεγέθους νανοκλίμακας για την απομάκρυνση αρσενικού από μολυσμένα υπόγεια ύδατα έχει δείξει ιδιαίτερα ενθαρρυντικά αποτελέσματα.