Effektiv och hållbar borttagning av metylblått från avloppsvatten med palmoljepresskaka

Förvandla rester från jordbruket till hjälp för rent vatten

Färgglada kläder och tyger har en dold kostnad: starka, långlivade färgämnen som kan finnas kvar i floder och sjöar i åratal. Ett av dessa färgämnen, metylblått, används i stor utsträckning och kan skada fiskar, ekosystem och även människors hälsa om det ansamlas i vatten. I denna studie undersöks en oväntad allierad mot denna förorening: palmoljepresskaka, en låg värderad biprodukt från palmoljepressar, och frågan om detta plantmaterial kan dra ut metylblått ur avloppsvatten billigt och säkert.

Varför färgat vatten är ett växande problem

Textilfabriker använder stora mängder syntetiska färgämnen för att färga tyger, och släpper ofta ut varmt, starkt färgat avloppsvatten i närliggande vattendrag. Även små mängder av dessa färgämnen kan ses med blotta ögat, och många är giftiga eller misstänks vara cancerframkallande. Metylblått i synnerhet kan påverka andning, blodkemi samt hud- och vävnadshälsa om människor eller djur utsätts för det. Konventionella reningsmetoder som avancerad oxidation eller kommersiellt aktivt kol kan fungera väl, men de är ofta dyra, energikrävande och svåra att regenerera, vilket begränsar deras användning i regioner som mest behöver bättre vattenrening.

En enkel användning för ett förbisedda avfallsmaterial

Palmoljepresskaka produceras i stora mängder när palmolja utvinns ur fröna, särskilt i Sydostasien. Mycket av det används som lågkvalitativt djurfoder eller kastas bort. I detta arbete testade forskarna rå, omodifierad palmoljepresskaka som ett adsorbent, det vill säga ett fast material som kan fånga och hålla molekyler från vatten. De malde, tvättade och torkade materialet, och blandade sedan mätta mängder av det med metylblått-lösningar med olika färgämneskoncentrationer, surhetsgrader och temperaturer. Utan någon kemisk aktivering avlägsnade materialet upp till 81 procent av färgämnet vid ett svagt basiskt pH på 8 inom cirka 90 till 120 minuter, vilket visar att ett billigt jordbruksrester kan märkbart lätta förorenat vatten.

Hur färgämnet fäster vid partiklarna

För att förstå vad som händer på partikelns ytor kombinerade teamet flera typer av analyser. Mikroskopibilder visade att palmoljepresskaka har en grov, porös struktur som erbjuder många inre vrår där färgämnesmolekyler kan sitta, och att denna textur blir täckt av färgämne efter behandling. Infraröd spektroskopi avslöjade växtbaserade kemiska grupper såsom karboxyl- och hydroxylgrupper som kan bära negativa laddningar i vatten. Eftersom metylblått har en permanent positiv laddning attraheras det starkt till dessa negativa platser, vilket tillåter elektrostatisk kraft att dra färgämnesmolekyler till ytan. Ytterligare interaktioner, inklusive vätebindningar och stapling mellan plana aromatiska ringar i färgämnet och i plantmaterialet, hjälper till att hålla färgen på plats när den diffunderar in i porerna.

Mäta kapacitet, hastighet och energi

Forskarna använde allmänt accepterade matematiska modeller för att tolka hur mycket färgämne materialet kan hålla och hur snabbt det fungerar. En ekvation känd som Langmuir-isoterm matchade data bäst och förutspådde en teoretisk övre gräns på cirka 151,5 milligram metylblått per gram palmoljepresskaka under ideala förhållanden, även om den uppmätta kapaciteten i de testade lösningarna var lägre, 4,8 milligram per gram. Tidsbaserade mätningar följde ett så kallat pseudo-andra ordningens mönster, vilket i detta fall pekar på att färgämnesmolekyler gradvis diffunderar in i partiklarna snarare än reagerar kemiskt. Beräkningar av aktiveringsenergi och andra termodynamiska storheter visade att processen är spontan men mild och domineras av fysiska krafter snarare än starka kemiska bindningar, vilket underlättar när materialet behöver rengöras och återanvändas.

Inbyggd återanvändbarhet för praktisk användning

För att ett filtermaterial verkligen ska vara användbart i en reningsanläggning måste det klara många användningscykler. Teamet laddade därför upprepade gånger palmoljepresskakan med färgämne och sköljde den sedan med syra- och baslösningar för att avlägsna färgen. Efter fyra fulla adsorption- och desorptionscykler behöll materialet fortfarande cirka 96,5 procent av sin ursprungliga förmåga att avlägsna färgämne, vilket indikerar att dess struktur och ytkemi i stort sett förblir intakta. Denna motståndskraft, tillsammans med palmoljepresskakans låga kostnad och tillgång samt avsaknaden av kemisk förbehandling, pekar mot en praktisk väg för att omvandla en redan existerande jordbruksavfallsström till ett lokalt verktyg för rengöring av textilavloppsvatten.

Vad detta betyder för renare vattendrag

I vardagliga termer visar studien att en billig biprodukt från palmoljeproduktion kan fungera som en återanvändbar svamp för vissa blå färgämnesmolekyler i vatten. Färgen klibbar fast vid partiklarna genom milda elektriska och molekylära attraktioner när den sipprar in i deras porer, och denna bindning är tillräckligt stark för att avlägsna mycket av färgen men tillräckligt svag för att materialet kan tvättas och användas igen. Även om mer arbete krävs för att testa högre färgämnesnivåer, flödessystem och verkliga fabriksutsläpp, tyder resultaten på att material som tidigare betraktats som avfall kan hjälpa till att tackla synlig och skadlig färgförorening på ett mer hållbart och prisvärt sätt.

Citering: D.M., R.P., Haizul Akma, W.S., Krishnaiah, D. et al. Effective and sustainable methylene blue removal from wastewater using palm kernel cake. Sci Rep 16, 15264 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45652-5

Nyckelord: metylblått, palmoljepresskaka, textilavloppsvatten, adsorption, jordbruksavfall