Многоразовая биомасса очистила воду от микропластика
Многоразовую биоразлагаемую пену с волокнами разработали исследователи из Уханьского университета в Китае. Вещество способно удалять до 99,8% микропластика из загрязнённой воды. Пена представляет собой самостоятельно формирующуюся «сеть» из хитина и целлюлозы.
Напомним, что хитин — это биополимер, из которого состоят плотные оболочки членистоногих, например ракообразных и насекомых, а также он содержится в грибах, бактериях и сине-зелёных водорослях. А целлюлоза — также обильное в природе органическое соединение, по типу своему — углевод, основа клеточных оболочек всех наземных растений.
Полученная из отходов биомасса на основе хитина и целлюлозы успешно прошла испытания в естественных природных условиях, в четырёх водных средах.
Новый адсорбент (поглощающее вещество), разработанный коллективом профессора Хунбина Денга, состоит из переплетённых бета-хитиновых нановолокон, полученных из хорд (позвоночников) кальмаров с протонированными аминами (соединения аммиака) и взвешенными целлюлозными волокнами, полученными из хлопка. Созданная структура сама собирается в высокопористую взаимосвязанную сеть.
Денг объяснил, что самосборка особенно важна, поскольку полученная пена не требует ни сложной обработки химическими реагентами, ни добавления токсичных или дорогостоящих веществ.
Ингредиенты делают поверхность пены шероховатой и положительно заряженной, создавая множество участков, которые могут взаимодействовать и адсорбировать (поглощать) частицы пластика размером от менее чем 100 нанометров до более чем 1000 микрон.
Денг сказал, что при этом активны несколько механизмов: физическое взаимодействие, электростатическое притяжение и межмолекулярные связи. Последнее понятие включает взаимодействия, связанные с водородными связями, силами Ван-дер-Ваальса (притяжения между атомами или молекулами) и слабыми водородными связями, например, между группами соединений с OH (кислород с водородом) и CH (углерод с водородом).
Исследователи протестировали свою пену в озере, прибрежной и стоячей воде небольшого пруда, а также воде для сельскохозяйственного полива. Ученые объединили эти эксперименты по адсорбции с моделированием процессов на компьютерах, чтобы лучше понять, как работает пена.
Так было обнаружено, что пена может поглощать различные нано- и микрочастицы пластика, в том числе полистирол, полиметилметакрилат, полипропилен и полиэтилентерефталат. Эти загрязнители содержатся в предметах повседневного обихода, от деталей электроники до упаковки для продуктов питания и текстиля. Оказалось, что пена может поглощать такие частицы даже в водоёмах, загрязнённых токсичными металлами, такими как свинец, и химическими красителями.
Изобретённое вещество поглотило почти 100% частиц при первом цикле использования и около 96–98% частиц в течение следующих пяти циклов, то есть проявило себя как многоразовое средство.
Поскольку сырьё, необходимое для изготовления пены, легкодоступно, а процесс производства прост, производить её можно задёшево и сколько угодно.
— Денг.
Коллектив учёных уже подал заявку на патент на новый материал. И теперь химики ищут промышленных партнёров, которые помогут с производством. Тем временем профессор надеется, что открытие поможет привлечь дополнительное внимание к проблеме микропластика и убедить ещё большее число учёных работать над ней.
Количество пластиковых отходов в окружающей среде достигло ужасающих масштабов в несколько миллиардов тонн. Пластик разлагается крайне медленно и представляет опасность для экосистем на протяжении всего этого времени. Водная флора и фауна особенно уязвимы, поскольку частицы пластика размером в микрон соединяются с другими загрязняющими веществами в воде и попадают в живые организмы.
Существующие на сегодняшний день технологии фильтрации неэффективны, поскольку частицы чрезвычайно малы.
Напомним, что хитин — это биополимер, из которого состоят плотные оболочки членистоногих, например ракообразных и насекомых, а также он содержится в грибах, бактериях и сине-зелёных водорослях. А целлюлоза — также обильное в природе органическое соединение, по типу своему — углевод, основа клеточных оболочек всех наземных растений.
Полученная из отходов биомасса на основе хитина и целлюлозы успешно прошла испытания в естественных природных условиях, в четырёх водных средах.
Новый адсорбент (поглощающее вещество), разработанный коллективом профессора Хунбина Денга, состоит из переплетённых бета-хитиновых нановолокон, полученных из хорд (позвоночников) кальмаров с протонированными аминами (соединения аммиака) и взвешенными целлюлозными волокнами, полученными из хлопка. Созданная структура сама собирается в высокопористую взаимосвязанную сеть.
Денг объяснил, что самосборка особенно важна, поскольку полученная пена не требует ни сложной обработки химическими реагентами, ни добавления токсичных или дорогостоящих веществ.
Ингредиенты делают поверхность пены шероховатой и положительно заряженной, создавая множество участков, которые могут взаимодействовать и адсорбировать (поглощать) частицы пластика размером от менее чем 100 нанометров до более чем 1000 микрон.
Денг сказал, что при этом активны несколько механизмов: физическое взаимодействие, электростатическое притяжение и межмолекулярные связи. Последнее понятие включает взаимодействия, связанные с водородными связями, силами Ван-дер-Ваальса (притяжения между атомами или молекулами) и слабыми водородными связями, например, между группами соединений с OH (кислород с водородом) и CH (углерод с водородом).
Исследователи протестировали свою пену в озере, прибрежной и стоячей воде небольшого пруда, а также воде для сельскохозяйственного полива. Ученые объединили эти эксперименты по адсорбции с моделированием процессов на компьютерах, чтобы лучше понять, как работает пена.
Так было обнаружено, что пена может поглощать различные нано- и микрочастицы пластика, в том числе полистирол, полиметилметакрилат, полипропилен и полиэтилентерефталат. Эти загрязнители содержатся в предметах повседневного обихода, от деталей электроники до упаковки для продуктов питания и текстиля. Оказалось, что пена может поглощать такие частицы даже в водоёмах, загрязнённых токсичными металлами, такими как свинец, и химическими красителями.
Изобретённое вещество поглотило почти 100% частиц при первом цикле использования и около 96–98% частиц в течение следующих пяти циклов, то есть проявило себя как многоразовое средство.
Поскольку сырьё, необходимое для изготовления пены, легкодоступно, а процесс производства прост, производить её можно задёшево и сколько угодно.
В последние годы сообщалось о других материалах для удаления микропластика на основе биомассы. Однако в них необходимо было добавлять дополнительные химикаты. Такие особенности могут увеличить затраты или помешать крупномасштабному производству
— Денг.
Коллектив учёных уже подал заявку на патент на новый материал. И теперь химики ищут промышленных партнёров, которые помогут с производством. Тем временем профессор надеется, что открытие поможет привлечь дополнительное внимание к проблеме микропластика и убедить ещё большее число учёных работать над ней.
Количество пластиковых отходов в окружающей среде достигло ужасающих масштабов в несколько миллиардов тонн. Пластик разлагается крайне медленно и представляет опасность для экосистем на протяжении всего этого времени. Водная флора и фауна особенно уязвимы, поскольку частицы пластика размером в микрон соединяются с другими загрязняющими веществами в воде и попадают в живые организмы.
Существующие на сегодняшний день технологии фильтрации неэффективны, поскольку частицы чрезвычайно малы.
- Дмитрий Ладыгин
- science.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Парадокс Великой Зеленой стены: Китай посадил 78 миллиардов новых деревьев, но климат стал только хуже. Как так вышло?
Ученые назвали причины, почему самый грандиозный экологический проект за всю историю в итоге обернулся головной болью для миллионов китайских граждан...
Меньше трех дней до конца света на орбите: почему программа CRASH Clock бьет тревогу?
Сотрудники Маска уверяют, что у них все под контролем. Но эксперты сравнивают орбиту с карточным домиком. Кто же прав?...
Марс отменяется: три причины, почему российские эксперты ставят крест на Красной планете
Почему пробирка с Марса опаснее любого астероида, как галактические лучи «взрывают» мозг и при чем тут Китай? Честный разбор рисков от Российской академии наук...
«Не повторяйте наших ошибок!» 100 лет борьбы с лесными пожарами обернулись катастрофой для США
Эксперты рассказали, почему, казалось бы, проверенная тактика только усугубила ситуацию с лесным огнем...
Темная сторона Рима: выяснилось, что Империя веками «выкачивала» здоровье из покоренных народов
Новые находки заставили ученых признать: для простых людей римский «прогресс» был скорее приговором, чем спасением. Но почему же так вышло?...
ДНК 4000-летней овцы оказалось ключом к древней тайне, стоившей жизни миллионам
Поразительно, но археологи нашли штамм древней чумы, кошмаривший всю Евразию, в самом таинственном российском городе — Аркаиме. Почему же так получилось?...
Супертелескоп James Webb только запутал ученых, а планета-«близнец» Земли стала еще загадочнее
Эксперты рассказали, почему самый мощный телескоп в истории не смог разобраться с атмосферой TRAPPIST-1e. Аппарат не виноват. Но тогда кто?...
Встречи с неведомым: завершаем чтение дневников разведчика и писателя Владимира Арсеньева
Часть третья: таинственный огонь в лесу, свет из облаков, призрак в тумане и странный дым на море...
Первая «чернокожая британка» оказалась белой: новое исследование заставило историков полностью пересмотреть портрет женщины из Бичи-Хед
Почему ученые так сильно ошиблись с ее внешностью? И стоит ли после этого доверять реконструкциям по ДНК?...
Новое исследование показало: если бы не этот «российский ген», древние люди вряд ли бы заселили Америку
Ученые рассказали, почему Алтай в ДНК — это главный секрет феноменального здоровья индейцев...
Мегамонстры с 7-го этажа: в древних океанах шла такая война хищников, где у современных косаток не было бы ни единого шанса
Ученые рассказали, куда исчезли «боги» мезозойских морей и почему сейчас их существование было бы невозможно...
Спутники 20 лет следили за планетой и нашли «климатические хроноаномалии»
Разгадка тайны оказалась неожиданной даже для ученых...