تامین آب سالم برای مردم در سراسر جهان یکی از چالش‌های بزرگ است. ریزآلاینده‌های مختلف (مواد آلی و معدنی) در غلظت‌های کم در فاضلاب وجود دارند، اما همچنان می‌توانند برای انسان و محیط زیست مضر باشند. خطرات قابل توجهی توسط مواد هورمون‌های غدد درون ریز مانند هورمون‌های استروئیدی که می‌توانند بر سیستم هورمونی تأثیر بگذارند، ایجاد می‌شود. چنین موادی در انواع داروها، نظیر داروهای ضدبارداری و سایر محصولات وجود دارد. اگرچه تشخیص آنها در آب دشوار است، اما می‌توانند به سلامت انسان آسیب جدی وارد کنند و تعادل اکولوژیکی محیط های آبی را مختل کنند.

هورمون‌های استروئیدی از رایج‌ترین ریزآلاینده‌های آبزی هستند. آنها برای سلامت انسان مضر بوده و باعث عدم تعادل اکولوژیکی در محیط‌های آبی می‌شوند.

در مؤسسه فناوری کارلسروهه (KIT)، محققان چگونگی تجزیه هورمون‌های استروئیدی در یک راکتور غشایی الکتروشیمیایی با غشای نانولوله‌های کربنی را بررسی کرده‌اند. آنها دریافتند که جذب هورمون‌های استروئیدی روی نانولوله‌های کربنی، تخریب بعدی هورمون‌ها را محدود نمی‌کند.

هورمون‌های استروئیدی را نمی‌توان با روش‌های متداول تصفیه آب شناسایی و حذف کرد. اکسیداسیون الکتروشیمیایی (EO) به عنوان رویکردی امیدوارکننده برای حذف آنها شناخته شده است. سیستم‌های اکسیداسیون الکتروشیمیایی از یک آند و یک کاتد متصل به یک منبع تغذیه خارجی تشکیل شده‌اند.

انرژی الکتریکی در الکترودها متغیر است (مدوله شده) که منجر به اکسیداسیون و تخریب آلاینده‌ها در سطح آند می‌شود.

اکسیداسیون الکتروشیمیایی را می‌توان به طور مؤثرتری با راکتورهای غشایی الکتروشیمیایی (EMR) مورد بهره‌برداری قرار داد که در آن یک غشاء رسانا به عنوان الکترود جریانی عمل می‌کند، انتقال جرم را بهبود می‌بخشد و مکان‌های فعال را برای مولکول‌های واکنش‌دهنده در دسترس‌تر می‌کند.

با همکاری دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا، در لس آنجلس و محققان مؤسسه KIT مکانیسم‌های مرموز موجود در راکتورهای غشایی الکتروشیمیایی به خوبی مورد بررسی قرار گرفت. آنها در مقاله‌ای که در مجله Nature Communications منتشر کردند، تخریب ریزآلاینده‌های هورمون‌های استروئیدی را در راکتورهای غشایی الکتروشیمیایی با غشاهای نانولوله کربنی بررسی کردند.

آندریا اریس شافر از محققان این پروژه می‌گوید: رسانایی الکتریکی بالای نانولوله‌های کربنی انتقال الکترون کارآمد را امکان‌پذیر می‌کند. به لطف نانوساختاری که دارند، نانولوله‌های کربنی دارای سطح بسیار بزرگی هستند که به آنها پتانسیل زیادی برای جذب ترکیبات آلی مختلف می‌دهد. این امر واکنش‌های الکتروشیمیایی بعدی را آسان‌تر می‌کند.

در تحقیقات خود، دانشمندان از روش‌های تحلیلی پیشرفته برای بررسی برهم‌کنش‌های پیچیده جذب و دفع، واکنش‌های الکتروشیمیایی و تشکیل محصول جانبی در راکتورهای غشایی الکتروشیمیایی استفاده کردند.

دکتر سیکی لیو، از دیگر محققان این پروژه گفت: ما دریافتیم که پیش‌جذب هورمون‌های استروئیدی، به معنای غنی شدن آنها در سطح CNT، تخریب بعدی هورمون‌ها را محدود نمی‌کند. ما این را به جذب سریع و انتقال جرم مؤثر نسبت می‌دهیم.

رویکرد تحلیلی این مطالعه شناسایی عوامل محدود کننده تخریب هورمون را در شرایط مختلف تسهیل می‌کند.