Zöldinfó
Lepkeszárnyból előállított nanoszerkezeteket vizsgáltak az ELKH kutatói
Bizonyos lepkefajok szárnyát cink-oxiddal bevonva környezetkímélő módon és olcsón állíthatók elő fotonikus nanoszerkezetek, amelyek lehetővé teszik a napenergia közvetlen hasznosítását kémiai folyamatok előidézésére – állapították meg az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat Energiatudományi Kutatóközpont (ELKH EK) Műszaki Fizikai és Anyagtudományi, valamint Energia- és Környezetbiztonsági Intézetének kutatói.
Az eredmények új távlatokat nyithatnak többek között a vízben oldott szennyező anyagok – például festékek, gyógyszermaradványok, mikroműanyagok – káros hatásainak csökkentését célzó vízkezelés terén. A kutatást bemutató tanulmány a Royal Society Open Science című rangos szakfolyóiratban jelent meg – közölte az MTI-vel szerdán az ELKH. Mint a közlemény kiemeli, a napfényt a jövő elsődleges megújuló energiaforrásaként tartják számon, amelynek egyik közvetlen felhasználási formája a fotokatalízis. Ennek során a napenergiát közvetlenül hasznosítják kémiai folyamatok előidézésére, ami sokkal hatékonyabb, mintha előbb elektromos energiává alakítanák – például napelemek segítségével -, majd az így nyert energiát használnák fel a kémiai folyamatokban.
Egyes félvezető anyagok, mint például a cink-oxid és a titán-dioxid képesek ilyen kémiai változásokat előidézni. Elnyelik a rájuk eső fényt, és ezzel olyan gerjesztések keletkeznek bennük, amelyek a különféle, vízben oldott nemkívánatos anyagokban – például festékekben, gyógyszermaradványokban, mikroműanyagokban – kémiai változásokat idéznek elő, ezzel csökkentve azok káros hatásait. Tulajdonságaik révén a cink-oxid és a titán-dioxid is leginkább az ultraibolya fényt tudják hasznosítani fotokatalízis céljára, ami jelentősen bonyolítja és költségessé teszi felhasználásukat a vízkezelésben. Igen előnyös lenne, ha fokozni lehetne fotokatalitikus aktivitásukat a látható fény tartományában, hiszen akkor számos átlátszó műanyag és az üveg is használhatóvá válna, így olcsóbb lenne alkalmazásuk – áll a közleményben. Ennek egyik lehetséges módja a fotonikus kristályokként ismert, a fény terjedését befolyásolni képes, különleges nanoszerkezetek használata. A fotonikus kristályok két fényáteresztő, de optikai tulajdonságaikban jelentősen eltérő anyagból felépülő nanokompozitok, amelyekben az egyes alkotóanyagok elhelyezkedése szabályosan, a fény hullámhosszával összemérhető skálán váltakozik a térben. Emiatt adott hullámhosszúságú fény nem képes a fotonikus nanoarchitektúrákban terjedni, és visszaverődik azok felszínéről.
Ilyen nanokompozitok mesterséges előállítása ugyan lehetséges, ám drága és időigényes és káros anyagok alkalmazására is szükség lehet. Ezeket a nanoszerkezeteket ugyanakkor sok millió évvel ezelőtt már a biológiai evolúció is “felfedezte”. Például számos lepkefaj hímjeinek szárnyain előfordulnak fotonikus kristály jellegű – kitinből és levegőből felépülő – nanoarchitektúrák, amelyek a lepkék szexuális kommunikációjában játszanak meghatározó szerepet – emlékeztet a közlemény. Az ELKH EK kutatói közönséges vagy Ikarusz boglárka lepkéket (Polyommatus icarus) tenyésztenek, amelyek lehetővé teszik fotonikus nanoarchitektúrák környezetkímélő és olcsó előállítását. A laboratóriumi körülmények között nevelt lepkék esetében egyetlen szaporodó párnak hat-hétszász utódja is lehet. A nanoszerkezet egyik összetevője a levegő, ezért a lepkék szárnyain előforduló fotonikus nanoarchitektúrák fajlagos felszíne igen nagy. Mivel a folyadék és a szilárd anyag kölcsönhatása így sokkal nagyobb felületen érvényesül, mint egy sík anyagon – például üvegen -, ez további előnyökkel jár.
Modern anyagtudományi eljárásokkal, például atomi rétegleválasztással lehetséges a kitinalapú fotonikus nanoarchitektúra konformális beborítása néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel, mely réteg vastagságának változtatásával a visszavert fény színe is hangolható. A kísérletekhez a kutatók különböző fajoktól származó, néhány nanométer vastagságú cink-oxid réteggel borított lepkeszárnyakat alkalmaztak. Kimutatták, hogy a fotokatalitikus hatás annál jobban fokozódik, minél nagyobb az átfedés a látható fény tartományában a cink-oxiddal borított lepkeszárny fényvisszaverése és a tesztanyagként alkalmazott, vízben oldott rodamin B festék fényelnyelése között. Ezzel igazolták, hogy a megfelelően nanostrukturált cink-oxid a látható tartományban is rendelkezik fotokatalitikus hatással, továbbá hogy ennek nagysága a fotonikus nanoarchitektúra jellegű biológiai szubsztrát optikai jellemzőinek változtatásával hangolható – áll az ELKH közleményében.
mti
Zöldinfó
Az újrahasznosítható műanyag raklapok előnyei a fa változatokkal szemben
A logisztikai és anyagmozgatási iparágakban az árucikkek és termékek hatékony mozgatása és tárolása kulcsfontosságú. A raklapok az egyik alapvető eszközei ennek a folyamatnak, amelyek segítségével az árukat könnyedén szállíthatjuk, tárolhatjuk és kezelhetjük. Azonban az iparág gyors fejlődése és a fenntarthatóság iránti növekvő igények miatt egyre nagyobb figyelmet szentelnek az alternatív megoldásoknak, mint például az újrahasznosítható műanyag raklapok.
Ezeknek az új generációs raklapoknak számos előnye van a hagyományos fa változatokkal szemben, amelyek hatékonyabbá és fenntarthatóbbá teszik a logisztikai folyamatokat:
Az egyik fő előnye az újrahasznosítható műanyag raklap termékeknek az, hogy sokkal tartósabbak és strapabíróbbak, mint a fa raklapok. Utóbbiak ugyanis könnyen sérülhetnek, repedhetnek vagy rothadhatnak, különösen nedves vagy korrozív környezetben. Ezzel szemben az újrahasznosítható műanyag raklapok ellenállnak a külső károsító hatásoknak, így jóval nagyobb élettartammal rendelkeznek a fa változatoknál. Ezáltal csökkentik a raklapok cseréjéből és karbantartásából fakadó extra költségeket, valamint minimalizálják az áruk károsodásának kockázatát.
A műanyag raklapok könnyűsúlyúak és egységesek, ami könnyebbé teszi a kezelésüket és a mozgatásukat. A fa raklapok gyakran változatos méretekben és súlyokban érkeznek, ami nehezítheti azok mobilizálását és összehangolását a logisztikai folyamatok során. Az egységes méretekkel rendelkező műanyag raklapok azonban egyszerűbbé teszik a raktározási és szállítási műveletek tervezését és optimalizálását.
A fenntarthatóság szempontjából is kedvezőbbek az újrahasznosítható műanyag raklapok. Mivel visszaforgatható műanyagból készülnek, hozzájárulnak a faforrások megőrzéséhez és a környezeti terhelés csökkentéséhez. A fa raklapok gyakran fakitermelésből származnak, ami erdőírtáshoz és biodiverzitás-vesztéshez vezethet. Az újrahasznosítható műanyag raklapok gyártása és felhasználása kevesebb káros anyag kibocsátással jár, így csökkenthető az iparág ökológiai lábnyomát.
A Schoeller Allibert plasztik raklapok például teljes mértékben újrahasznosíthatók – a használt raklapokat begyűjtik a gyártóközpontjaikban, majd egy alapos tisztítást, csiszolást, mosást és szárítást követően új formába öntik őket, és máris újra felhasználhatók anélkül, hogy hozzájárultak volna a világ szeméthalmainak növeléséhez.
A műanyag raklapok könnyen tisztíthatók és fertőtleníthetők – ez különösen fontos az élelmiszere és egészségügyi iparágban. A fa raklapok sokszor nehezebben tisztíthatók, és a nedvesség hatására könnyen baktériumokat és egyéb szennyeződéseket tartalmazhatnak. A plasztik változatoknak azonban az agresszívabb, invazív mosási metódusok sem okoznak kárt, így kiválóan sterilizálhatók és újra felhasználhatók a kényes árucikkek szállításához/tárolásához.