به گفته سازمان بهداشت جهانی، تقریبا 1 میلیارد نفر از دسترسی به آب آشامیدنی تمیز محروم هستند و انتظار می رود که این تعداد با تغییرات آب و هوایی افزایش یابد. در عین حال، بطور مداوم مصرف انرژی رو به افزایش است و استفاده از فلزات سنگین در فرآیندهای صنعتی به ماکزیمم خود رسیده در نتیجه ما بیشتر در معرض مواد سمی در آب قرار گرفته ایم.

روش های تجاری فعلی برای حذف فلزات سنگین از جمله سرب از آب آشامیدنی شهری گرایش به هزینه و مصرف انرژی دارند بدون آن که به اندازه کافی کارآمد باشند. رویکردهای کمتر متعارف ممکن است کارآمدتر باشند، اما بازسازی و استفاده مجدد از آن ها دشوار است. همچنین می تواند پسماندهای سمی به عنوان یک محصول جانبی تولید کنند.

در حال حاضر آزمایشگاه پروفسور وندی لی کوئین در EPFL با همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا برکلی و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی راه حلی را با استفاده از مواد ارگانیک (MOFs) پیدا کرده اند. این مواد شامل گره های فلزی که در ارتباط با ستون های ارگانیک «struts» هستند. سطوح بی نظیر سطح داخلی و قابلیت شبیه سازی شیمیایی آسان به MOF ها اجازه می دهد که به " بخار آب و سایر گازهای دیگر هوا تبدیل شود. این ویژگی های مشابه آنها را نیز برای مواد انتخابی برای حذف فلزات سنگین از آب امیدوار می کند.

دانشجوی دکترا در EPFL-Valais، Daniel T. Sun، یک کامپوزیت MOF / پلیمری پایدار را با استفاده از مواد ارزان،  دوستدار محیط زیست و بیولوژیکی طراحی کرده است.

دانشمندان پلیمریزاسیون شده پولیدوپامین (PDA) ،را به پلیمر درونی نوعی  MOF  به نام Fe-BTC متصل کردند. کامپوزیت نهایی، به نام Fe-BTC / PDA، می تواند به سرعت و انتخابی مقدار زیادی از فلزات سنگین مانند سرب و جیوه را از نمونه های آب در جهان واقعی حذف کند. در واقع، آن می تواند بیش از 1.6 برابر وزن خود جیوه و 0.4 بار از وزن خود سرب را حذف کند.

سپس Fe-BTC / PDA در بدترین نمونه های آب موجود در Flint، میشیگان مورد آزمایش قرار گرفت. این آزمایش ها نشان داد که MOF ظرف چند ثانیه می تواند غلظت سرب را به 2 قسمت در میلیارد کاهش دهد، سطحی که آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده و سازمان بهداشت جهانی معتقدند که قابل استفاده است.

دانشمندان همچنین از نمونه های مختلف آب در جهان واقعی که از رودخانه راون، دریای مدیترانه و یک واحد تصفیه فاضلاب در سوئیس گرفته شده است، حذف کردند. آن ها همچنین نشان دادند که چگونه می توان مواد را به راحتی بازسازی کرد.

منابع متعددی برای قرار گرفتن در معرض فلزات سنگین وجود دارد. به عنوان مثال، سرب در رنگ، لعاب سرامیکی، جواهرات، اسباب بازی ها و لوله ها استفاده می شود. با توجه به این، رویکرد با MOF جدید محدودیت های فعلی سیستم های تصفیه آب را حل می کند. نویسندگان این مطالعه اکنون از سوی دیگربه طراحی های دیگری از MOF ها برای حذف سایر انواع آلودگی های آب و هوا پرداخته اند.

این پزوهش که توسط Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne صورت گرفته است در  ۱۴ مارس ۲۰۱۸ در ساینس دیلی منتشر شد.