Nanotehnologija 5. - Nanotehnološke aplikacije (Kemija in okolje)

Kemijska kataliza in tehnike filtracije sta dva izrazita primera, kjer nanotehnologija že igra zelo pomembno vlogo. Sinteza potrebuje nove, neobičajne materiale, narejene tako rekoč po meri, hkrati pa morajo imeti ustrezne kemijske lastnosti (npr. nanodelci z izrazito močnim kemijskim vplivom na okolico ali s specifičnimi optičnimi karakteristikami). V teh primerih kemija potrebuje temeljno nanoznanost kot pripomoček v praksi. Na kratek rok kemija obljublja nove nanomateriale, dolgoročno pa še veliko več, npr. samozdruževanje, samosestavljanje in samooblikovanje delcev, kar bo priskrbelo energijo in zmanjšanje časa za določen proces.

Pravzaprav že danes lahko vse kemične sinteze razumemo na stopnji nanotehnologije zaradi naše sposobnosti izgrajevanja določenih molekul. Kemija ustvarja točno določene molekule, polimere, skupine molekul in nanodelce.

Kataliza

Kemijska kataliza pridobiva predvsem na račun nanodelcev. Kakor sem že zapisal lahko imajo delci ekstremno veliko površino glede na prostornino. Kataliza je pomembna pri pridobivanju kemikalij, nanodelci pa sodelujejo pri izboljšanju goriva in pri fotokatalizi.

Filtracija

Največji vpliv nanotehnologije je na čiščenju odpadne vode, čiščenju zraka in na energetskih izvirih. Mehanske in kemične metode so lahko uporabljene za efektivno filtracijo. Prvi razred filtracijskih tehnik bazira na membranah z ustrezno velikimi luknjicami, pri čemer je tekočina potisnjena skozi membrano. Nanopore membran so primerne za mehansko filtracijo z izjemno majhnimi porami (pod 10nm). Nanofiltracija je najpogosteje namenjena za filtracijo ionov ali ločevanje različnih tekočin. Pri večjih velikostih por se takšna filtracijska tehnika imenuje ultrafiltracija, ki deluje na velikostih med 10nm in 100nm. Ultrafiltracija je v medicini izjemnega pomena pri dializi krvi (pri bolnikih na ledvicah).

Magnetni nanodelci ponujajo učinkovito in zanesljivo metodo odstranjevanja težkih kovinskih primesi iz odpadne vode. Pri tem seveda uporabijo tehniko ločevanja na osnovi magnetnega polja. Pri uporabi nanodelcev se zviša učinkovitost čiščenja in tudi stroški so relativno nizki, če jih primerjamo s tradicionalnim usedanjem ali s tradicionalno filtracijo.