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
В Нью-Йорке может рухнуть 300-метровый небоскреб, причем не один
Власти твердят, что все безопасно, но статистика неумолима: более сотни жалоб, полторы сотни нарушений, больше сотни штрафов...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
170 миллионов черных дыр прячутся на кладбищах Млечного Пути
Ученые доказали, что в свое время эти космические объекты в буквальном смысле сбежали с места своего рождения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...