Czystsze powietrze wokół pojemników na śmieci Światło słoneczne i katalizator w pokrywie kosza na śmieci pozwalają pozbyć się nieprzyjemnego zapachu śmieci

Katalizator aktywowany światłem słonecznym, zamontowany na pokrywie pojemnika na śmieci, może pomóc w ograniczeniu nieprzyjemnych zapachów powstających w wyniku gnijących resztek żywności. W testach przeprowadzonych na zewnątrz wyjmowana wkładka rozkładała kwas octowy powodujący nieprzyjemny zapach przez ponad 40 dni, wykorzystując naturalne światło słoneczne zamiast ogrzewania elektrycznego.

Śmieci pozostawione na zewnątrz bardzo szybko zaczynają nieprzyjemnie pachnieć, zwłaszcza w ciepłym i wilgotnym klimacie, który przyspiesza proces rozkładu żywności. W czasopiśmie „Environmental Science & Technology” wydawanym przez ACS naukowcy opisują zasilaną energią słoneczną wkładkę do pokrywy, którą można zamontować na standardowych pojemnikach na śmieci na kółkach i która pomaga zwalczać nieprzyjemny zapach. W testach z prawdziwą żywnością wkładka skutecznie rozkłada kwas octowy – główny czynnik uwalniany podczas gnicia odpadów i odpowiedzialny za nieprzyjemny zapach – i działa nieprzerwanie przez ponad miesiąc.

Odpady domowe to często niechciana żywność, która szybko ulega rozkładowi w pojemnikach stojących przy krawężnikach w dzielnicach, wydzielając silne zapachy, takie jak kwas octowy (ocet) – związek o cierpkim zapachu, często kojarzony z cuchnącymi śmieciami. Umieszczenie pod pokrywą filtrów z węglem aktywnym może pomóc w powstrzymaniu nieprzyjemnego zapachu, ale nie sprawdzają się one dobrze w gorącym i wilgotnym otoczeniu.

Innym rozwiązaniem jest wykorzystanie promieni słonecznych padających na zewnętrzne pojemniki na śmieci w celu usunięcia substancji chemicznych powodujących nieprzyjemny zapach. „Nasza motywacja miała zatem charakter bardzo praktyczny. Chcieliśmy zająć się problemem zapachu u jego źródła, czyli wewnątrz samego pojemnika, zamiast pozwalać, by rozprzestrzeniał się on na ulicę” – mówi Jinlong Wang, autor korespondencyjny badania. Pomocny mógłby być niedrogi katalizator, taki jak tlenek manganu (MnO₂) – po aktywacji światłem słonecznym zarówno adsorbuje on lotne kwasy organiczne, jak i rozbija wiązania chemiczne kwasu octowego. W związku z tym Wang i jego współpracownicy postanowili opracować katalizator na bazie MnO₂ i wbudować go w wkładkę pokrywy wykonaną z przezroczystej membrany, która skupia promieniowanie słoneczne na katalizatorze.

Zespół połączył jonowo lit z MnO₂ jako swego rodzaju wzmacniacz elektroniczny, tworząc udoskonalony katalizator, który w symulowanych warunkach nasłonecznienia w laboratorium skuteczniej rozkłada kwas octowy niż sam MnO₂ lub węgiel aktywny. Katalizator ten wykazał się również dobrą wydajnością w warunkach wilgotnych.

W celu przeprowadzenia testu w rzeczywistych warunkach zespół opracował przezroczystą, przepuszczającą gaz wkładkę zawierającą soczewkę, która skupiała światło na warstwie katalizatora. Ten wyjmowany moduł pasował do pokrywy standardowego kosza na śmieci na kółkach. Wkład katalityczny nieprzerwanie i skutecznie rozkładał kwas octowy powstający w wyniku rozkładu owoców, chleba i wina przez ponad 40 dni w naturalnym świetle słonecznym, wykazując swoją długotrwałą stabilność.

„Tradycyjne katalityczne usuwanie zapachów opiera się na ogrzewaniu elektrycznym w celu aktywacji katalizatora, ale my zamiast tego wykorzystujemy światło” – mówi Wang. Autorzy przewidują, że ich wyniki mogą pewnego dnia stanowić zrównoważone rozwiązanie w zakresie kontroli zapachów w gospodarce odpadami.

Autorzy wyrażają wdzięczność za wsparcie finansowe udzielone przez Akademię Nauk i Technologii w Pekinie, Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin, Miejskie Biuro Nauki i Technologii w Wuhan oraz Uniwersytet Normalny w Środkowych Chinach.

Artykuł oryginalny: Tlen w sieci krystalicznej bogaty w elektrony, powiązany wiązaniem jonowo-kowalencyjnym, w procesie redukcji kwasu octowego napędzanego energią słoneczną; Environmental Science & Technology; DOI:10.1021/acs.est.6c07573