Индонезийские ученые разработали биоразлагаемые материалы, которые могут эффективнее очищать промышленные сточные воды от токсичных примесей. Исследователи из Университета Хасануддина предлагают использовать композитные гранулы из хитозана и альгината – природных полимеров, способных улавливать тяжелые металлы, синтетические красители и остатки фармацевтических препаратов.
В основе технологии лежат два доступных полимера. Хитозан получают из хитина, содержащегося в панцирях ракообразных, а альгинат – из бурых морских водорослей. В сочетании они образуют пористую структуру, которая действует как микроскопическая ловушка для загрязнителей. По мнению авторов исследования, такие материалы могут стать возобновляемой и многоразовой альтернативой активированному углю и синтетическим смолам, которые дороги, сложно регенерируются и не разлагаются после утилизации.
Промышленные, сельскохозяйственные и городские стоки содержат сложную смесь загрязнителей, с которой не справляется один традиционный метод очистки. Тяжелые металлы, такие как свинец и кадмий, накапливаются в экосистемах, а синтетические красители и лекарства устойчивы к разложению и могут наносить вред живым организмам даже в низких концентрациях. Адсорбция считается одним из наиболее универсальных методов борьбы с такими загрязнениями, и новые биополимеры показывают в этой области высокий потенциал.
Чистые хитозан и альгинат имеют недостатки: они могут сильно разбухать в воде и терять прочность, особенно в кислой или щелочной среде. Чтобы решить эту проблему, ученые создают гибридные гранулы, добавляя в их состав оксид графена, активированный уголь и наночастицы магнетита. Эти компоненты укрепляют структуру полимерной сетки и увеличивают ее площадь, что позволяет улавливать больше загрязнителей.
Добавление магнетита дает еще одно преимущество – гранулы становятся магнитными. Это позволяет легко извлекать отработанный сорбент из очищенной воды с помощью внешнего магнитного поля, а не фильтрации. Такой подход упрощает регенерацию материала и делает его многократное использование экономически выгодным.
Прежде чем технология выйдет на промышленный уровень, предстоит решить несколько задач. Необходимо наладить стабильное и масштабное производство гранул, а также подтвердить их долговечность и эффективность в реальных промышленных стоках, а не только в лабораторных условиях. Кроме того, важно убедиться в безопасности добавок, в частности, что наночастицы не вымываются из полимерной матрицы в очищенную воду.