Svijet žudi za čistom vodom, a žudi i za onim što iz vode treba ukloniti da bi bila čista. Zvuči čudno, ali ne i za kemičara. Jer kemičar zna da u cijenu proizvoda ne ulazi samo tvar kao tvar nego i njezina čistoća, ili bolje rečeno da su u cijenu proizvoda uključeni i troškovi odvajanja. U jednom starom stripiću Ice Voljevice njegov Grga slijedi putokaze „Svježa riba“ sve dok ne dođe do posljednjeg koji mu pokazuje na more. No, evo još nešto staro, iz moje mladosti: Douglasova knjiga „Bogatstvo mora“ otkrila mi je da u kubičnom kilometru mora ima 48 tona joda, 137 tona bakra, 1.425 tona stroncija, 2.175 tona željeza i 24 tone srebra. Ima dakako i zlata, pa su se Nijemci nadali da će zlatom iz mora moći isplatiti ratnu odštetu određenu Versaillskim ugovorom.

Još bolju priču priča voda iz kanalizacije. Uz obilje štednih iona, posebice žive i olova, u njoj ima i zlata: prema nekim procjenama svjetska kanalizacijska mreža s vodom i muljem svaki dan izbacuje više od tone tog vrijednog metala. Priča za sebe je uranij koga mora biti u svakoj vodi, jednostavno zato što ga ima gotovo u svakoj stijeni. Procjenjuje se da se u moru nalazi 4 milijarde tona uranija, no kada taj veliki broj podijelimo sa još većim brojem, volumenom svih svjetskih mora i oceana, proizlazi da ga u morskoj vodi ima samo 3 ppb (3 mg/t).

No evo lijeka za to, evo nove metode za pročišćavanje vode. O njoj piše travanjski broj časopisa Science pod naslovom „Ion-capture electrodialysis using multifunctional adsorptive membranes“. Što se krije iza tog naslova?

Najjednostavnije rečeno, autori rada (šetorica američkih znanstvenika) poboljšali su staru metodu, elektrodijalizu, novom (nano)tehnologijom. Iza riječi „elektrodijaliza“ (electrodialysis) krije se porozna membrana kroz koju zbog djelovanja električnog polja prolaze samo ioni. Elektrodijaliza se već koristi za pročišćavanje otpadne i odsoljavanje morske vode, no nevolja je što uz čistu nastaje i nečista, otpadna voda, jer – jasno je – nečistoće iz vode nisu nestale nego su se samo odvojile i koncentrirale.

Tu teškoću rješava spomenuta metoda temeljena na novoj vrsti membrana s ugrađenim nanočesticama promjera 200 nm – čudom molekulske arhitekture. (No kako riječ „čudo“ znanost ne poznaje, dobile su ime porous aromatic framework, PAF). „Porozna aromatska okosnica“ je struktura nalik na strukturu dijamanta: ugljikove atome ne povezuju, kao kod dijamanta, kovalentne veze nego bifenilne „spojnice“ (dva kovalantnom vezom spojena benzenska prstena) na koje su vezane skupine za selektivno vezivanje iona. Prvi izbor? Najjednostavnija skupina dakako, skupina  –SH, koja usto ima velik afinitet prema ionima žive, Hg²⁺. Tako je napravljen prvi PAF, PAF-1-SH (broj 1 odnosi se na mjesto vezivanja skupine –SH).

Membrana za elektrodijalizu koja sadrži 20 % čestica PAF-1-SH može, kada se na nju narine napon od nekoliko volti („ion-capture electrodialysis“, IC-ID), vezati praktički svu živu (> 99 %) a usto pročistiti vodu od drugih iona, bilo da voda dolazi iz rijeke, industrijskog pogona ili kanalizacije. Zamjenom skupine –SH skupinom –SCH₃ (–SMe) dobiva se membrana selektivna na ione bakra (Cu²⁺), PAF-1-SMe. Vezivanjem pak molekule derivata glukoze, N-metilglukamina, za bifenilnu skupinu dobiva se membrana selektivna na bornu kiselinu, B(OH)₃. Membrana je usto i trajna: membrana selektivna za živine ione, PAF-1-SH, može izdržati tri ciklusa regeneracije bez gubitka kapaciteta, a nakon 10 ciklusa gubitak kapaciteta iznosi samo osam posto. Da na kraju da i to kažem, kilogram membrane PAF-1-SH može očistiti 34,5 tone vode onečišćene sa 5 ppm žive prije nego je treba regenerirati.

Sve u svemu: jednim udarcem dvije muhe. S jedne se strane dobiva čista voda, a s druge vrijedni metali. S obzirom na sve veću potrebu za pročišćavanjem vode, možda nam uskoro neće biti potrebni rudnici plemenitih i obojenih metala. Dobivat ćemo ih iz mora i kanalizacije.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda, a danas je urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.