تعتبر الصبغات الصناعية أحد أهم المكونات التي تدخل في عمليات صناعة النسيج والتي تحتوي عليها أيضًا مياه الصرف الصناعية الجارية في قنوات المياه، مما يساهم في تلوثها وبالتالي تهديد أمن المياه.
يمكن التخلص من تلك الأصباغ الملوِّثة للمياه من خلال عملية الامتصاص التي تقوم بجمعها في مواد مسامية دقيقة. وفي هذا الإطار، قام دينيش شيتي، الأستاذ المساعد في الكيمياء، بتطوير شبكة بوليمرية ثنائية الأبعاد وقابلة للتعديل باستخدام مادة عضوية تُدعى "الكاليكسارينات" القادرة على امتصاص الصبغات السامة من مياه الصرف.
يعد الدكتور دينيش عضوًا في مركز جامعة خليفة للفصل والتحفيز، وهو أحد مراكز جامعة خليفة البحثية المتخصصة الـ 18 يهدف إلى تطوير الحلول العملية للتحديات المتعلقة بالهندسة الكيميائية التي تشهدها مختلف الصناعات اليوم. وطور الدكتور دينيش، وبالتعاون مع باحثين من جامعة نيويورك في أبوظبي، نموذج جديد باستخدام مركبات الكاليكسارين تساهم في إزالة الأصباغ من مياه الصرف بشكل فعال، حيث تم نشر مشروعهم البحثي مؤخرًا في المجلة العلمية المرموقة "جورنال أوف ذا أميريكان كيميكال سوسيتي" وظهرت المقالة على غلاف المجلة.
وتتكون مركبات الكاليكسارين من جزيئات عضوية تتميز بخاصية احتوائها على تجاويف هيدروفوبية تتيح كيمياء (الضيف-المضيف) والذي تقوم من خلالها الكاليكسارينات بدور المُضيف للأيونات والجزيئات الدقيقة.
وقال الدكتور دينيش: "تُستخدم جزيئات الكاليكسارين كوحدات بناء مرنة وفائقة الجزيئية على نطاق واسع، نظرًا لقدرتها على التكيف في العديد من النماذج الذي يعود إلى الترتيب المكاني للذرات في الجزيء وسهولة التحكم بها نسبيًا لقدرتها على القيام بوظائف جديدة واكتساب خصائص وإمكانيات جديدة من خلال تغيير الكيمياء السطحية لمركبات الكاليكسارين".
وتقوم الكاليكسارينات بدور فعال في عملية الامتصاص، إلا أنها قد تذوب في بعض المواد المذيبة، ما قد يحول دون استخدامها كم يجب.
وأصبحت الكاليكسارينات في النظام المجهري مواد غير قابلة للذوبان في أي مذيب خاصة في الماء. لذلك، قام الدكتور دينيش وفريقه البحثي بتحويل الكاليكسارينات إلى نماذج عضوية ذات روابط تساهمية وهي مواد تشكل هياكل ببعدين أو ثلاثة أبعاد من خلال التفاعلات بين المكونات العضوية والذي ينتج عنه روابط تساهمية فعالة قادرة على تكوين مواد مسامية وبلورية.
يعتبر دمج الكاليكسارين في نظام مجهري أمرًا في غاية الصعوبة ولكن في حال نجاح ذلك، يمكن دمجه في التطبيقات العملية كمسحوق للأغشية.
وفي هذا الصدد، توصل فريق الدكتور دينيش البحثي إلى أن النماذج العضوية ذات الروابط التساهمية ستكون الطريقة الأنسب لإزالة الصبغات السامة من مياه الصرف الصناعية.
وطور الدكتور دينيش، إلى جانب مجموعة طرابلسي للبحوث في جامعة نيويورك في أبوظبي، أول هياكل لنماذج عضوية ذات روابط تساهمية كونت شبكات ثنائية الأبعاد تناسب جميع التطبيقات.
وأظهرت النماذج العضوية التساهمية هياكل مسامية دقيقة تشير إلى طبيعتها البلورية وإمكانية استخدامها في التطبيقات التي تعتمد على الامتصاص، إضافة للطبقات التي تحتوي عليها تجاويف مادة الكاليكسارين تساهم في تعزيز امتصاص الجزيئات الدقيقة.
وقام الباحثون باختبار قدرات المواد من خلال استخدامها في إزالة الصبغات السامة من المحاليل المائية.
يذكر أن تطوير الهيكل بمسامات منتظمة ساهم في زيادة عدد التفاعلات الجزيئية بين الجزيئات الملوثة ومواد الامتصاص، حيث تمت عملية التقاط الأصباغ الصناعية السامة بصورة انتقائية دون الاعتماد على حجم الجزيئات. وأثبتت النماذج العضوية التساهمية وجود شحنات سالبة على سطحها، الأمر الذي يسمح بالتخلص من جزيئات الأصباغ.