يمكن للمحفز الذي يكسر مركب الكلور (بيركلورات) في الماء أن يساعد في تنظيف التربة على كوكب المريخ أثناء الاستيطان المأهول على المريخ. وهي مادة تتراكم في النباتات وتجعلها سامة إذا لم يتم إزالتها من الماء الذي تسقى به النباتات التي سيخدمها الإنسان الذي سيطير هناك
[ترجمة د. موشيه نحماني]
نجح فريق من الباحثين من جامعة ريفرسايد بولاية كاليفورنيا في تطوير محفز يزيل مادة خطيرة من الماء على الأرض، وهو محفز يمكن أن يجعل التربة على كوكب المريخ أكثر أمانًا للتطبيقات الزراعية ويساعد في إنتاج الأكسجين الذي يمكن أن يستخدمه باحثو الكوكب.
أنيون (الأيون السالب) لحمض البيركلوريك (بيركلورات)، البيركلورات، الذي يتكون من ذرة كلور واحدة مرتبطة بأربع ذرات أكسجين، يوجد بشكل طبيعي في أنواع مختلفة من التربة على الأرض، وهو شائع بشكل خاص في تربة كوكب المريخ. وباعتباره عامل مؤكسد قوي، يتم إنتاج هذا الأيون واستخدامه في العديد من التطبيقات، مثل: وقود الصواريخ الصلب، والألعاب النارية، والذخيرة، وتمهيد لفتح الأكياس الهوائية في السيارات، وأعواد الثقاب، والمصابيح الكهربائية. وهذه المادة هي أيضًا منتج ثانوي في إنتاج المطهرات ومبيدات الأعشاب.
يمكن أن يكون الطعام المزروع على المريخ سامًا
ونظراً لشيوع المادة في التربة وفي عمليات الإنتاج الصناعي، فإن السوبركلور يعد من الملوثات الشائعة في الماء وقد يسبب عدداً من الأمراض المتعلقة بالغدة الدرقية. وتميل المادة إلى أن تؤدي إلى تراكم بيولوجي (تراكم حيوي) في أنسجة النباتات والكمية الكبيرة منها الموجودة في تربة كوكب المريخ قد تجعل الغذاء الذي ينمو هناك غير آمن للاستهلاك، بينما تحد من إمكانية الاستيطان البشري على المريخ. . وقد تكون المادة، الموجودة أيضًا في الغبار المحيط بكوكب المريخ، خطيرة على التنفس حتى بالنسبة للباحثين أنفسهم. تتطلب الطرق الحالية لإزالة البيركلورات من الماء استخدام الظروف القاسية أو استخدام عملية إنزيمية متعددة الخطوات من أجل تقليل حالة أكسدة ذرة الكلور إلى أيون كلوريد غير ضار (مثل ذلك الموجود في ملح الطعام).
استلهم فريق بحث بقيادة جينيونج ليو، أستاذ الهندسة الكيميائية والبيئية، من الطبيعة تقليل تركيز البيركلورات في الماء تحت ضغط معتدل وظروف درجة الحرارة في خطوة واحدة بسيطة. ولاحظ الباحثون أن البكتيريا اللاهوائية تستفيد من عنصر الموليبدينوم الموجود في إنزيماتها لإعادة تدوير هذه المادة والاستفادة من الطاقة الكيميائية المتكونة في البيئات منخفضة الأكسجين. يوضح الباحث الرئيسي: "الجهود السابقة لإنتاج محفز كيميائي للموليبدينوم لتقليل البيركلورات لم تكن ناجحة". "إن تطوير العديد من المحفزات المعدنية الأخرى يتطلب ظروفًا قاسية أو أن هذه المحفزات ليست مناسبة للبيئة المائية."
حاول الباحثون محاكاة عملية الأكسدة والاختزال البكتيرية المعقدة باستخدام نهج أبسط. لقد وجدوا ببساطة عن طريق خلط سماد شائع يسمى موليبدات الصوديوم، ومركب عضوي شائع يسمى بيبيريدين يرتبط بذرة الموليبدينوم، ومحفز مشترك يسمى البلاديوم/الكربون، أنه يمكن إنتاج محفز قوي يعمل على تحلل أنيون البيركلورات بسرعة وكفاءة. في الماء مع غاز الهيدروجين في درجة حرارة الغرفة، دون الحاجة إلى مرحلة الاحتراق. يقول الباحث الرئيسي: "هذا المحفز أكثر نشاطًا بكثير من أي محفز كيميائي آخر تم ذكره في الأدبيات حتى الآن، ويتسبب في تقليل أكثر من 99.99٪ من البيركلورات إلى أيون الكلوريد بغض النظر عن التركيز الأصلي". ويتسبب المحفز المبتكر في تفريغ السوبركلورين في نطاق واسع من التركيزات، بدءاً من تركيز أقل من مليجرام واحد لكل لتر وحتى عشرة جرامات لكل لتر. هذه النتيجة تجعل المحفز مفيدًا في مجموعة واسعة من الحالات، بما في ذلك تنظيف المياه الجوفية الملوثة، والمعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصحي شديدة التلوث التي يتم الحصول عليها أثناء إنتاج المتفجرات، وحتى مساعدة قدرة كوكب المريخ على دعم الحياة البشرية على سطحه. يوضح الباحث الرئيسي: "قد ينتج نظام الأكسدة والاختزال التحفيزي المناسب الأكسجين من البيركلورات المغسولة من تربة المريخ عندما يقترن المحفز بعمليات أخرى".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
