حذف استامینوفن و ایبوپروفن از محلول آبی با استفاده از بلوط به عنوان جاذب زیستی

به گزارش زیست آنلاین، آلاينده هاي دارويي يکي از مسائل حاد زندگي امروزي به شمار مي آيند: بسياري از محققين، به ويژه در کشورهاي پيشرفته، وجود اين آلاينده ها را حتي در آب آشاميدني گزارش کرده اند و اثرات منفي آنها را بر محيط زيست و سلامت انسان گوشزد نموده اند.
مطالعات نشان مي دهند که داروها در سطح وسيع از کارخانجات توليدکننده دارو، داروهاي تاريخ گذشته و اضافه بر نياز بيماران، هم چنين داروهاي مصرف شده توسط انسان و حيوان به محيط زيست وارد مي شوند. داروهاي مصرفي توسط انسان منبع اصلي آلودگي شناخته شده اند. به علت حلاليت بالاي داروها، احتمال وجود آن ها در منابع آبي بسيار بيشتر است که متاسفانه تصفيه آب معمولي قادر به حذف اين آلاينده ها نمي باشد و داروهايي که نيمه عمر بالايي دارند، به خصوص آنتي بيوتيک ها، تجمع مي يابند و سبب مقاوم سازي بدن انسان و جهش ميکروارگانيسم ها مي شود که عواقب خطرناکي به دنبال دارد. اطلاعات بيشتر و کامل تري از اثرات زيست محيطي داروها براي درک بهتر چگونگي کاهش آلاينده ها، ارائه راه کارهاي کاربردي حذف اين آلاينده ها و جلوگيري از مقاومت دارويي ضروري به نظر مي رسد.

به گزارش زیست فن، برخی از محققین دانشگاه‌های ایلام و لرستان موفق شدند با استفاده از کربن فعال به دست آمده از بلوط به عنوان یک جاذب زیستی، استامینوفن و ایبوپروفن موجود در محیط آبی را حذف نمایند.

ترکیبات دارویی که برای درمان انسان‌ها و حیوانات به طور گسترده‌ مورد استفاده قرار گرفته‌اند، به عنوان آلاینده‌های در حال ظهور شناخته می‌شوند. این مواد شیمیایی به دلیل مصرف نامنظم در محیط‌زیست شناسایی شده‌اند. هم‌چنین علاوه بر مصرف این دارو؛ فاضلاب صنعتی، دفع مواد دارویی مصرف نشده و منقضی‌شده نیز نقش مهمی در ورود مواد دارویی به محیط‌زیست دارد. به همین دلیل، امروزه حضور داروهای مختلف در منابع آبی به یک نگرانی مهم تبدیل شده است.

دو داروی پر کاربرد که در بسیاری از فاضلاب‌ها مشاهده شده است عبارت‌اند از استامینوفن و ایبوپروفن. روش‌های مختلفی مانند اولتراسونیک، الکتروشیمیایی و فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته جهت حذف این مواد استفاده می‌شود.

در این پژوهش که نتایج آن در قالب یک مقاله معتبر بین‌المللی منتشر شده است، آقای حشمت‌ اله نورمرادی و همکارانش موفق شدند دو ماده دارویی استامینوفن و ایبوپروفن موجود در محیط آبی را با استفاده از کربن فعال به دست آمده از بلوط ایرانی(Quercus Brantii) ، جذب نمایند.

در این مطالعه، کربن فعال (AC) به کمک محلول‌های اسیدی و بازی مانند سدیم‌هیدروکسید، پتاسیم‌هیدروکسید، آمونیوم‌کلرید و اسیدفسفریک، فعال گردیده و به عنوان یک جاذب‌زیستی مورد استفاده قرار گرفته است. عوامل و پارامترهای مختلفی از جمله نوع فعال‌کننده کربن فعال، مدت زمان جذب، پی‌هاش، مقدار جاذب، محتوای آلاینده، مقاومت یونی محلول و دما؛ برای بهینه‌سازی عملیات جذب مورد ارزیابی قرار گرفت.

مطابق نتایج این تحقیق، کربن فعال مورد استفاده به همراه پتاسیم‌هیدروکسید و اسیدفسفریک، به ترتیب دارای حداکثر توان جذب برای استامینوفن و ایبوپروفن بوده است. حداکثر ظرفیت جذب برای استامینوفن برابر ۴۵/۴۵ و برای ایبوپروفن ۱۵/۹۶ میلی‌گرم بر گرم می‌باشد که به ترتیب در مدت زمان تماس ۱۵۰ و ۱۲۰ دقیقه و در ۳= pH به دست آمده است.

بیشتر بخوانید: ساخت «دستگاه تصفیه آب» ارزان با چوب سپیدار و کاج! هم‌چنین یافته‌های مطالعات سینتیک و ایزوترم نشان می‌دهد که مدل سینتیک شبه مرتبه دوم و مدل ایزوترم فرندلیچ بهترین تطابق را با داده‌های آزمایش دارند. علاوه بر این، مطالعه ترمودینامیکی نشان داد که جذب هر دو ماده دارویی توسط این جاذب زیستی، جزو واکنش‌های گرماگیر می‌باشد. به صورت خلاصه و بر اساس نتایج این پژوهش، می‌توان نتیجه گرفت که میوه و پسماند درختان بلوط، پتانسیل بالایی جهت استفاده به عنوان جاذب‌زیستی جایگزین برای حذف استامینوفن و ایبوپروفن در فاز آبی دارند.

پاک‌ سازی باکتری‌ های مقاوم به آنتی‌ بیوتیک از فاضلاببر اساس آمار انجمن حمایت از مصرف ‌کننده و امنیت غذا، سالانه به ترتیب ۸۰۰ و ۱۶۰۰ نوع آنتی‌بیوتیک در زمینه‌های درمان و دامپزشکی استفاده می‌شود. مصرف این حجم از آنتی‌بیوتیک اگرچه موجب بهبود بیماری‌ها شده است اما افزایش جمعیت باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک را در پی داشته است. باکتری‌های بیماری‌زای مقاوم با ورود به فاضلاب در نهایت به بدن انسان بازمی‌گردند. مؤسسه تکنولوژی کارلسروهه (KIT) پروژه‌ی HyReKA را برای افزایش بازده دفع باکتری‌های مقاوم از فاضلاب مطرح کرده است.

برخی باکتری‌ها از طریق توسعه‌ی مکانیسم‌های دفاعی خود می‌توانند در مقابل آنتی‌بیوتیک‌ها مقاومت کنند. همه‌ی این باکتری‌ها برای انسان خطرزا نیستند؛ اما قدرت این را دارند که ژن‌های مقاومت خود را به پاتوژن‌ها منتقل کنند و بدین طریق موجب گسترش باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک در محیط شوند. در این شرایط تعداد آنتی‌بیوتیک‌های مؤثر به شدت کاهش می‌یابد و در پایان هیچ راهی برای مقابله با بیماری‌ها باقی نخواهد ماند.

فیلترهای تصفیه آب

گروه مطالعاتی مؤسسه‌ی KIT به منظور بررسی فراوانی باکتری‌های مقاوم و گسترش‌شان؛ فاضلاب را بررسی کردند. فاضلاب‌های بیمارستان، خانه‌ی سالمندان، کشتارگاه و مناطق کشاورزی حاوی باکتری‌های مقاوم هستند که روش‌های فعلی تصفیه فاضلاب تنها قادر است بخشی از آن‌ها را نابود کند. فاضلاب‌هایی که به طور کامل تصفیه نشده‌اند وارد آب رودخانه‌ها می‌شوند.

برای رفع این مشکل روش‌های متفاوتی برای تصفیه فاضلاب هم‌چون اولترافیلتراسیون، تیمار با اوزون-اشعه UV و تیمار با زغال فعال ارائه شده است. در روش اولترافیلتراسیون آب به داخل یک غشای با لایه‌ی نازک جریان می‌یابد و میزان باکتری‌های مقاوم به شدت کاهش می‌یابد. تیمار با اوزون و UV روشی مؤثر است اما بازده آن پایین است. بهره‌گیری از زغال فعال در مورد کم کردن باکتری‌های مقاوم روش مفیدی نیست.

بیشتر بخوانید: تصفیه آب با نانوماده جدید روش جدید HyRekA ، بهبود یافته‌ی اولترافیلتراسیون و تیمار با اوزون UV- است. گروه تحقیقاتی KIT یک روش ارزیابی نیز ارائه داده‌اند که بررسی سایر عوامل مؤثر بر روش‌های تصفیه‌ی فاضلاب را فراهم می‌کند.

HyRekAعبارت HyRekA مخفف عبارت آلمانی “ارتباط زیستی و بهداشتی-پزشکی و کنترل پاتوژن‌های مقاوم موجود در صنایع کشاورزی، پزشکی و فاضلاب شهری در کنار اهمیت حضور پاتوژن‌ها در آب“ است. این پروژه در کنترل گسترش باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک مؤثر است. بررسی مسیرهای انتشار، میزان خطرزا بودن و روش‌های انتقال؛ از جمله عواملی است که در این پروژه امکان مطالعه‌ی آن فراهم شده است.

در این طرح به متخصصین رشته‌های جغرافیا، مهندسی، کشاورزی، علوم پایه، صنایع غذایی و علوم غذا در کنار شرکت‌های مدیریت آب نیاز است تا اهداف طرح عملی شود.

باکتری‌ های ارغوانی و تبدیل پساب به انرژی پاکپساب‌های خانگی به علت دارا بودن ترکیبات آلی منبع فوق‌العاده‌ای برای تولید انرژی پاک، پلاستیک‌های زیستی و پروتئین‌های مناسب برای غذای حیوانات هستند. اما روش‌های تصفیه‌ی موجود، این ترکیبات را به‌ عنوان آلودگی حذف می‌کنند. اخیراً روش جدیدی با بهره‌گیری از باکتری‌های ارغوانی شناسایی شده است که می‌تواند این نقص را به شیوه‌ای دوست‌دار طبیعت و با هزینه‌ای کم رفع کند.

در روش‌های تصفیه‌ پساب‌ها مقدار زیادی کربن‌دی‌اکسید وارد جو می‌شود. اما در روش‌های تصفیه‌ زیستی علاوه بر تولید انرژی سبز، هیچ‌گونه کربنی آزاد نمی‌شود. باکتری‌های فتوسنتزکننده ارغوانی ابزاری مناسب برای بازیابی انرژی از بازمانده‌های آلی هستند. این باکتری‌ها دارای رنگدانه‌هایی به رنگ‌های نارنجی، قرمز یا ارغوانی هستند که از سیستم متابولیسم خاصی برخوردار هستند.

باکتری‌های ارغوانی برای تأمین کربن، انرژی و نیتروژن مورد نیاز خود به جای کربن‌دی‌اکسید و آب از ترکیبات آلی استفاده می‌کنند. به همین سبب باکتری‌های ارغوانی نسبت به سایر باکتری‌های فتوسنتزکننده و جلبک‌ها سرعت رشد بیشتری دارند. این باکتری‌ها در طی متابولیسم خود می‌توانند هیدروژن، پروتئین یا نوعی پلی‌استر زیست‌تجزیه‌پذیر را به عنوان محصولی ثانویه تولید کند.

تصفیه خانه آب

این که کدام محصول متابولیتی غالب باشد، به شرایط محیطی باکتری هم‌چون شدت نور، دما و نوع ماده‌ آلی بستگی دارد. دانشمندان شرایط محیطی را براساس کاربرد نهایی، نوع منبع بازمانده‌های آلی و نیاز بازار دستکاری می‌کنند.

در این روش جدید که Bioelectrochemical نامیده شده است، میزان تولید باکتری ارغوانی در حضور یک جریان الکتریکی خارجی بررسی شده است. به‌ علاوه شرایط بهینه برای تولید حداکثری هیدروژن در محیط کشتی از گونه‌های متفاوت باکتری‌های ارغوانی بررسی شدند. هم‌چنین تأثیر جریان منفی که به‌ وسیله‌ الکترودهای فلزی در محیط کشت ایجاد می‌شود بر روی رفتار متابولیک باکتری مطالعه شد.

بیشتر بخوانید: نوآوری در تصفیه آب با ترکیب هیدروژل و نور خورشید در مسیر متابولیکی باکتری ارغوانی جریانی از الکترون‌ها وجود دارد. به همین سبب حضور یک جریان خارجی موجب تقویت تولید می‌شود. ترکیب مواد غذایی که موجب تولید بیشترین مقدار هیدروژن می‌شوند، کم‌ترین میزان تولید کربن‌دی‌اکسید را در پی دارند. بنابراین باکتری‌های ارغوانی برای تولید سوخت زیستی از ترکیبات آلی پساب‌ها (هم‌چون مالیک‌اسید و سدیم گلوتامات) گزینه‌ بسیار مناسبی به شمار می‌آیند.

در سیستم Bioelectrochemical، برهم‌کنش بین باکتری و الکترودها و دریافت الکترون از کاتد موجب جذب کربن ترکیبات آلی می‌شود که در نهایت تولید کربن‌دی‌اکسید کمتری را در پی دارد. روش Bioelectrochemical می‌تواند سرآغاز مطالعات بیشتری در مطالعات ویژگی‌های متابولیک باکتری‌های ارغوانی باشد.

تولید هیدروژن زیستی به سبب وارد شدن الکترون‌های کاتد به سیستم متابولیکی باکتری ارغوانی افزایش می‌یابد. باکتری‌های ارغوانی تثبیت کربن‌دی‌اکسید را به تولید هیدروژن زیستی در هنگام انتقال الکترون ترجیح می‌دهند.

https://zistonline.com/vdchiknq.23nw-dftt2.html