[싱가포르] 남아있는 국립대, 석류로 남아있는 물질을 제거하는 나노물질 개발

화학약품 없이 볼 밀링 및 수중 초음파 처리를 통해 나노 바이오차 생성

나노 바이오차, 협력성 물질 4-니트로 이벤트 90분 내 94% 이상 제거

쿠션 국립대학교(National University of Singapore) 샘리(Sam Li) 자연과 교수가 끌어들이는 석류 제공에서 추출한 나노 크기의 탄소 소재를 개발했습니다. [사진제공(사진출처)=싱가포르국립대학교]

쿠션 국립대학교(National University of Singapore) 샘리(Sam Li) 자연과 교수가 끌어들이는 석류 제공에서 추출한 나노 크기의 탄소 소재를 개발했습니다. 이 상태는 물에서 활동하는 산업 물질인 4-니트로 파티(4-NP)를 제거할 수 있습니다.

4-NP는 살충제, 부품 생산에 따라 사용되는 산업 폐수를 통해 수계로 서명됩니다. 높은 신뢰성과 관련하여 수생 환경에서 오래 지속되며 강과 관련하여 이동합니다. 시간이 지남에 따라 먹이사슬에 머무는 돼지 가족과 인간 건강 모두에 대해 읽을 수 있습니다. 조치 기관은 물체에 닿는 물질로 분류하며, 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라, 관심을 끄는 손상과 관련이 있는 사람입니다.

기존의 4-NP 제거 방법은 조화와 생물학적 처리가 방해가 되지만, 에너지 소모가 크기 때문에 많은 것들과 적용이 거의 없습니다. 일부 방법은 물리적 물질을 투입하는 데 필요하거나 2차 부산물을 생성해 추가 관리를 필요로 합니다. 재활용 기반을 두고 있으며, 더 나은 대안을 가지고 있고, 많은 구성원들이 남아 공정을 선택해야 하기 때문에 환경, 측면에서 타당성 등이 있습니다.

신선한 석류와 경찰서부터 조치를 취하십시오. [사진제공(사진출처)=싱가포르국립대학교]

플레이어를 사용하여 전환

괴로움대 석류는 특정 시장에서 수집된 조사를 활용하여 문제를 조사하고 있습니다. 수정자는 600℃의 고온에서 환원해 바이오차로 전환한 뒤, 볼 밀링(ball milling)과 표면 초음파 처리(초음파 처리)를 통해 나노 입자로 더 잘게 분해됩니다. 이 공정에는 활성화가 필요하지 않습니다.

이렇게 나노 나노 바이오차는 높은 표면적과 4-NP와 같은 작은 전위를 포집하는 데 사용되는 기공 구조를 가지고 있습니다.

이번 연구의 제1저자인 큐스토모(Kustomo) 국립대 박사 과정생은 "독한 화학 물질에 의존하지 않고 난분해성 물질을 추출할 수 있는 물질을 원했다"며 "나노 크기에서 연구를 진행하고, 공정을 분석하고 가능하게 유지할 수 있도록 할 수 있는 곳을 찾을 수 있다고 설명했습니다."

나머지는 클러스터로 돌아가서 반응하는 표면 위치가 더 많이 대응하고 4-NP 플레이어가 참여하고 더 빠르게 참여할 수 있습니다. 제거 성능을 좋게 하는 동시에 견딜 수 있는 생산 공정을 가질 수 있습니다.

반복 성능과 재사용성

테스트 실험실에서 나노바이오차를 오염 물질인 4-NP가 포함된 물에 참여합니다. 최적화된 조건에서 90분 동안 오염물질의 94% 이상을 제거했습니다. 보관하고 있는 물을 비교적 신속하게 관리할 수 있고, 폐기물을 표면에 보관하고 유지하는 방식으로 작동한다는 것을 의미합니다.

클러스터는 계속해서 여러 번 재부팅할 수 있는지 여부를 테스트했습니다. 오염된 물을 정화하는 각 단계가 있을 때마다 나노 바이오차는 수산화 나트륨으로 처리해 포집된 물질을 제거하고 재활용할 수 있도록 준비했습니다.

세 번째 인스턴스는 4-NP를 85.76% 제거할 수 있었습니다. 현재 상태의 대부분의 성능이 유지되는 동안 재사용될 수 있음을 보여줍니다. 2026년 1월 16일 Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management 저널에 게재되었습니다.

현재 남아있는 남아있는 것보다 더 함께 남아있는 물질이 포함되어 있는 실제 분위기를 테스트하고 있습니다. 생산 규모를 확대하고 기존 처리 시스템에 나노바이오차를 통합하는 것이 다음 과제다.

만약 그렇다면, 이 접근 방식은 산업 환경수 처리에 있어 보다 가능하고 비용 효율적인 솔루션을 제공하는 동시에 농업에 종사할 수 있을 것으로 기대됩니다.

[원문보기]

싱가포르 국립대학교(NUS) 연구진, 석류 껍질을 재활용해 고성능 정수기 개발

유해한 화학물질 없이 흔한 음식물 쓰레기로 만들어진 이 나노 크기 물질은 물에서 독성 산업 오염 물질을 94% 이상 제거합니다.

 

식품 판매업자들이 버리는 석류 껍질이 오염된 물을 정화하는 데 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 과학대학 화학과에서 나왔습니다.

샘 리 교수가 이끄는 연구팀은 과일 폐기물에서 추출한 나노 크기의 탄소 소재를 개발했는데, 이 소재는 난분해성 산업 오염물질인 4-니트로페놀(4-NP)을 물에서 효율적으로 제거할 수 있다.

4-NP는 살충제, 의약품, 염료 생산에 널리 사용되며 산업 폐수 배출을 통해 수로로 유입됩니다. 용해도가 높고 화학적으로 안정적이어서 수생 환경에 오래 잔류하며 강과 호수를 통해 이동합니다.

시간이 지남에 따라 먹이사슬에 축적되어 생태계와 인간 건강 모두에 위험을 초래할 수 있습니다. 규제 기관은 이를 유해 오염 물질로 분류하며, 장기간 노출될 경우 신경계, 간, 신장에 손상을 줄 수 있다고 보고 있습니다.

화학적 산화 및 생물학적 처리를 포함한 기존의 4-NP 제거 방법은 효과적이지만, 에너지 집약적이고 비용이 많이 들거나 규모 확장이 어려운 경우가 많습니다. 또한 일부 방법은 지속적인 화학 물질 투입이 필요하거나 관리해야 할 2차 부산물을 생성합니다.

탄소 기반 소재를 이용한 흡착은 더 간단한 대안을 제공하지만, 이러한 소재들은 대부분 화학적 활성화 공정에 의존하기 때문에 환경적, 경제적 타당성이 떨어집니다.

폐기물을 기능성 소재로 전환하기

NUS 연구팀은 싱가포르 현지 시장에서 수집한 석류 껍질을 원료로 사용함으로써 이러한 문제들을 해결합니다. 석류 껍질은 600°C의 고온에서 제어된 가열 과정을 거쳐 바이오 숯으로 변환된 후, 볼 밀링과 물 속 초음파 처리를 통해 나노 입자로 더욱 분해됩니다. 이 과정에는 화학적 활성화제가 필요하지 않습니다.

이렇게 생성된 나노바이오차는 높은 표면적과 4-NP와 같은 작은 유기 분자를 포집하기에 적합한 기공 구조를 가지고 있습니다.

싱가포르 국립대학교 박사 과정 학생이자 이번 연구의 제1 저자인 쿠스토모는 “우리는 독한 화학 물질에 의존하지 않고도 난분해성 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 소재를 원했습니다.”라고 말했습니다. “나노 규모에서 연구를 진행함으로써 공정을 단순하고 지속 가능하게 유지하면서 활성 부위의 수를 늘릴 수 있었습니다.”

나노 크기로 물질을 축소하면 반응성이 높은 표면 부위가 더 많이 노출되어 4-NP 분자가 물질과 더 빠르고 효율적으로 결합할 수 있습니다. 이는 비교적 간단한 생산 공정을 유지하면서 제거 성능을 향상시킵니다.

뛰어난 성능과 재사용성

실험실 테스트에서 나노바이오차를 독성 오염물질인 4-NP가 함유된 물에 첨가했습니다. 최적화된 조건에서 90분 이내에 오염물질의 94% 이상을 제거했습니다. 이는 나노바이오차가 오염물질을 표면에 흡착하고 유지함으로써 오염된 물을 비교적 빠르게 정화할 수 있음을 의미합니다.

연구진은 또한 해당 소재를 여러 번 재사용할 수 있는지 여부를 테스트했습니다. 오염된 물을 정화하는 각 단계가 끝날 때마다 나노바이오차에 흡착된 오염 물질을 제거하고 재사용을 위해 수산화나트륨으로 세척했습니다. 세 번의 재사용 주기 후에도 4-NP를 85.76% 제거할 수 있었습니다.

이는 해당 소재가 대부분의 성능을 유지하면서 재사용될 수 있음을 보여줍니다. 연구팀의 연구 결과는 2026년 1월 16일 Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management 저널에 게재되었습니다.

NUS 연구팀은 현재 연구에 사용된 합성 용액보다 더 복잡한 오염물질 혼합물을 포함하는 실제 폐수 샘플에서 해당 물질을 테스트하고 있습니다.

생산 규모를 확대하고 해당 물질을 기존 처리 시스템에 통합하는 것이 중요한 다음 단계입니다. 성공적으로 구현된다면, 이 접근 방식은 산업 폐수 처리에 있어 보다 지속 가능하고 비용 효율적인 해결책을 제공하는 동시에 농업 폐기물에서 부가가치를 창출할 수 있을 것입니다.

[출처 = 국립대학교(National University of Singapore) ( https://news.nus.edu.sg/pomegranate-peel-water-purifier/ ) / 2026년 5월 26일]