המחקר החדשני שמנסה להציע פתרון לסכנת העופרת בצנרות המים באמצעות חישה אלקטרוכימית

לכבוד יום המים העולמי אותו אנו מציינים השבוע, חוקרים מהמחלקה להנדסה כימית מ-SCE מסבירים על הסכנות הטמונות במתכות מהן עשויות צנרות המים הישנות ומשתפים בפתרון שמציעה קבוצת המחקר שלהם
send whatsapp messsage send FB messsage
צילום: SCE / שימוש הוגן על פי סעיף 27 א'

לכבוד יום המים העולמי (22.03) אותו אנו מציינים השבוע, חוקרים מהמחלקה להנדסה כימית מ-SCE מסבירים על הסכנות הטמונות במתכות מהן עשויות צנרות המים הישנות ומשתפים בפתרון שמציעה קבוצת המחקר שלהם עבור בדיקת איכות המים

מים הם מקור החיים, במקום בו אין מים אין חיים ולכן ישנה חשיבות לשמירה על איכות המים שמקורותיהם מדלדלים בגלל העלייה באוכלוסיית העולם. פרט לשמירה על מאגרי המים, חשוב לבצע בדיקות איכות למי השתייה לפני שהם מגיעים אלינו לברז. יום המים העולמי (22.03) זו הזדמנות להכיר קצת לעומק את הדרך שעוברים המים עד שהם מגיעים אלינו הביתה ומהן הסכנות העלולות להשפיע על איכותם.

בעבר, עוד בתקופת האימפריה הרומית נבנו צינורות המים מעופרת שגרמה לזיהום במי השתייה. גם בתקופתנו ישנן תשתיות ישנות של צנרות מים שרכיבים בהם הינם מעופרת ואין אנו יודעים האם היא נפלטת למי השתייה. מתכות כבדות וביניהן העופרת, עשויות להשפיע על תהליכים פיזיולוגיים בגוף האדם. האנזימיים, שהם הזרזים הביולוגים ולהם תפקידים חשובים מאוד בכל המערכות הביולוגיות, מכילים יוני מתכת כגון ברזל. כשהעופרת חודרת לגוף, היא עשויה להחליף את יוני המתכת באנזימיים ובכך הורסת את פעילותם של האנזימיים ולכן עשויה לגרום לנזקים למערכות ביולוגיות שונות ובפרט לתפקוד מערכות שונות בגוף האדם.

על פי תקנות בריאות לעם (מסמך המכיל את רשימת החומרים וריכוזי הסף המותרים במי שתייה, ועל פיו נבדקים מי השתייה שלנו) מרבית ריכוזי המתכות הכבדות המותרים במי שתייה הינם עד מספר חלקיקים למיליארד (ppb). לדוגמא, עופרת מותרת עד 10 ppb (10 מיקרוגרם בליטר מים), כספית 1 ppb, קדמיום עד 5 ppb. הגבלות אלו, מחייבות את התעשיות השונות לבצע מגוון טיפולים לשפכים המתקבלים כחלק מתהליכי הייצור על מנת להוריד את ריכוזי המזהמים וביניהם המתכות הכבדות, על מנת למנוע פגיעה בסביבה ובמקורות מי השתייה.

המכשיר הנפוץ לזיהוי וכימות מתכות כבדות הינו ICP (Inductively coupled plasma). למכשיר ה - ICP יתרונות רבים, וביניהם, הוא מסוגל לזהות מספר רב של מתכות כבדות בו זמנית בדיוק רב. הוא גם המכשיר המוסמך על ידי הרשויות לבדיקת ריכוזי מתכות כבדות במי שתיה. עם זאת, יש לו מספר חסרונות, הוא מכשיר גדול, יקר ודורש כוח אדם מיומן להפעלתו. חסרונות אלו גורמים לכך שלא ניתן לבדוק בעזרתו בשטח, סמוך למקור המים הנבדק. בנוסף, כיוון שלעיתים לוקח בין שעות לימים לקבל תשובה במקרה של תקלה ועליה בריכוזי המתכות, לא ניתן יהיה לדעת בזמן אמת על התרחשות התקלה, ולא יינתן פתרון באופן מידי.

מסיבות אלו, קבוצות רבות בעולם, וביניהן קבוצת המחקר ב-SCE המכללה האקדמית להנדסה על שם סמי שמעון בשיתוף עם הקמ"ג (ד"ר משה זוהר, פרופ' אריאלה בורג וחוקרים מהקמ"ג), מנסות להציע פתרון חלופי. קבוצת מחקר זו פועלת לפיתוח חיישניים שהחישה שלהם הינה אלקטרוכימית. לכול מתכת הנמצאת בדוגמא הנבדקת, ישנו סיגנל חשמלי ייחודי, מעין טביעת אצבע הניתנת לאיתור על ידי החיישן. חיישניים אלקטרוכימיים הינם ניידים, עלותם נמוכה, ואינם דורשים הכשרה מיוחדת להפעלתם. החישניים המפותחים ב SCE מיוצרים בשיטה ייחודית, המבוססת על ננוליטוגרפיה, שהינה שיטת תבנות צברים בגודל ננומטרי (אורך השווה למילארדית המטר, עובי נייר הינו פי מאה אלף עבה יותר מסיב בעובי ננומטרי). הננוצברים מכילים חומרים הלוכדים את המתכות בכבדות ובכך מאפשרים את הסיגנל החשמלי.  שימוש בחיישניים מסוג זה, שייצורם והפעלתם עומדים בעקרונות ההנדסה הירוקה, תביא להתייעלות בבדיקות המים.

אם נחזור לבעיית הצנרות הישנות, תהליך החלפת הצנרות הינו ארוך ולכן מכשיר לזיהוי שהינו נייד, לא יקר, ופשוט לשימוש, יכול לשמש לקביעת סדר עדיפויות לחברה אשר מחליפה את הצנרות ואף לשמש פתרון לצרכן הפשוט, אשר בעזרת החיישן יוכל לבדוק את איכות המים המתקבלים אצלו בברז בצורה קלילה ופשוטה.

הכותבים הינם פרופ' אריאלה בורג (SCE) וד"ר משה זוהר (SCE) מומחים לפיתוח חיישניים למתכות כבדות.