Tinerii cercetători pentru anii 2025-2026
III. Biotehnologii și Protecția Mediului
Deșeuri, materiale plastice și poluanți
Institutul de Chimie, USM
Laboratorul Chimie Ecologică, Institutul de Chimie, USM
- Dr. Irina CEBAN
- Dr. Oleg PERUHOV
- Mihaela BUGA
- Eugenia MORARU
Proiectul propune obținerea unui cărbune activ ecologic din deșeuri locale, precum sâmburi de prune/coji de nuci, utilizând o metodă de activare chimică cu acid citric. Alegerea acestui acid biocompatibil, în locul agenților chimici convenționali mai agresivi, asigură un proces sustenabil și mai prietenos cu mediul. Acidul citric acționează ca agent de deshidratare și precursor al porozității, favorizând dezvoltarea unei suprafețe specifice mari și a unui sistem de pori adecvat pentru adsorbția poluanților. Procesul de activare implică impregnarea materialului precursor cu o soluție de acid citric, urmată de un tratament termic controlat pentru a induce carbonizarea și dezvoltarea structurii poroase. În cadrul studiului, cărbunele activ obținut va fi caracterizat prin analize fizico-chimice, precum determinarea suprafeței specifice (BET), analiza spectroscopică FTIR, difracția de raze X (XRD) și microscopia electronică de baleiaj (SEM), pentru a evalua structura și proprietățile sale adsorbante. Materialul rezultat va fi testat pentru eliminarea unui poluant anorganic din apă, cum ar fi ionii de plumb (Pb²⁺) sau cadmiu (Cd²⁺), metale grele cu un impact semnificativ asupra sănătății umane și a ecosistemelor. Acest studiu va permite evaluarea eficienței adsorbției, stabilind condițiile optime pentru utilizarea cărbunelui activ în aplicații de tratare a apei. Pentru a adapta proiectul la contextul specific al Republicii Moldova, este recomandat să se concentreze pe poluanții prezenți în apele locale. Conform datelor disponibile, apele subterane și de suprafață din Republica Moldova prezintă adesea concentrații ridicate de fluor, bor, nitriți, nitrați și metale grele depășind limitele admise pentru apa potabilă. De asemenea, apele râurilor Nistru și Prut au înregistrat creșteri ale poluării, ceea ce afectează calitatea resurselor de apă din țară. Prin valorificarea deșeurilor locale și utilizarea unui agent de activare ecologic, proiectul contribuie la dezvoltarea unei soluții sustenabile pentru remedierea apei, reducând în același timp impactul deșeurilor organice asupra mediului. Rezultatele pot oferi o alternativă viabilă la materialele convenționale utilizate în procesele de epurare, promovând economia circulară și protecția mediului.
Rezumatul activității și a rezultatelor obținute în anul 2025
În Republica Moldova, sectorul nucifer reprezintă un domeniu agricol important datorită calității înalte a soiurilor cultivate și a expansiunii plantațiilor de Juglans regia (soiul Chandler). Cojile de nucă, un subprodus agricol generat în cantități mari, rămân de obicei neutilizate, deși acestea au caracteristici potrivite pentru producerea cărbunelui activ. Cărbunele activ derivat din biomasă este apreciat pentru eficiența sa în îndepărtarea metalelor grele, coloranților și compușilor organici volatili din apă, datorită porozității și diversității grupărilor funcționale de pe suprafața sa. Studiile anterioare au arătat că biomasa agricolă, inclusiv cojile de nucă, poate fi un precursor eficient pentru obținerea de materiale adsorbante.
Acest studiu analizează procesul de transformare a cojilor de nucă de soiul Chandler în cărbune activ, folosind activare chimică cu acid citric. Acidul citric este un agent de activare biocompatibil, capabil să creeze grupări funcționale care îmbunătățesc performanța de adsorbție a materiei prime. Cojile de nucă au fost colectate din localitatea Tîrșiței, raionul Telenești, și mărunțite pentru a obține fracțiuni granulometrice de 0,8–2,0 mm. S-a realizat impregnarea cojilor cu soluții de acid citric de 30 %, 50 % și 70 %, urmată de carbonizare la temperaturi de 350 °C și 450 °C, timp de 2 ore, cu o rată de încălzire de 10 °C/min. Analizele termogravimetrice (TG, DTA, DTG) și difractometrice cu raze X au fost utilizate pentru a evalua comportamentul termic și structura chimică a materialelor.
Rezultatele obținute au arătat că impregnarea cu acid citric au modificat semnificativ structura chimică a cojilor de nucă. În urma carbonizării, s-a observat că probele tratate la 350 °C au avut un randament mai mare (între 18% și 45%) comparativ cu cele tratate la 450 °C (între 9 % și 29 %). Acest rezultat sugerează că temperatura joacă un rol important în obținerea unui cărbune activ cu caracteristici optime. Analizele difractometrice au confirmat prezența acidului citric în probele impregnate, în special în proba CN-6, care a prezentat vârfuri clare în intervalul de difracție de 15–40°, indicând impregnarea eficientă a cojilor cu acid citric.
În concluzie, s-a demonstrat că cojile de nucă impregnate cu acid citric pot reprezenta o sursă valoroasă și ecologică pentru producerea de cărbune activ, cu un potențial semnificativ de utilizare în procesele de purificare a apei și alte aplicații ecologice. În continuare, probele vor fi testate pentru a evalua capacitatea de adsorbție a materialului obținut, iar cele mai eficiente mostre vor fi utilizate pentru a reproduce cantități mai mari și a efectua experimente. Rezultatele acestui studiu vor contribui la valorificarea unui subprodus agricol.
Teze ale conferințelor ştiinţifice
- CEBAN, I., PETUHOV, O., BUGA, M., MORARU, E. Thermal characterization of walnut shells: a preliminary stage in the production of activated carbon for water purification. În: 34th Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry "Eugen Segal" of the Commission for Thermal Analysis and Calorimetry of the Romanian Academy. 23-24 October, 2025, Bucharest (Romania). https://www.researchgate.net/publication/397996980_Thermal_characterization_of_walnut_shells_a_preliminary_stage_in_the_production_of_activated_carbon_for_water_purification
- CEBAN, I., PETUHOV, O., BUGA, M., MORARU, E. Obtaining activated carbon by chemical method by utilizing local waste. În: MEDICINE, MOLECULAR AND ENVIRONMENTAL SCIENCES International Congress. 10-15 November, 2025, Chisinau (Republic of Moldova) Book of Abstract, 2025 p. 166. DOI: https://doi.org/10.19261/medmol25, https://www.researchgate.net/publication/397997462_Obtaining_activated_carbon_by_chemical_method_by_utilizing_local_waste