Губка, изготовленная из сплава хлопкового волокна и костей кальмара, может помочь очистить часть мирового загрязнения микропластиком после того, как группа китайских исследователей обнаружила, что она может впитывать до 99,8 процентов частиц из проб воды.
Исследователи из Университета Ухани и Университета Гуанси создали волокнистую пену, объединив целлюлозные волокна хлопка и прочный биополимер хитин, который образует скелет кальмара.
Было обнаружено, что при попадании в воду губка удаляет от 98 до 99,8 процентов микропластика, и исследователи полагают, что низкая стоимость материала и простота производства могут позволить расширить его масштабы для широкого использования.
«Несколько практических технологий» по удалению микропластика
Целлюлоза и хитин — две очень распространенные в природе молекулы, которые уже часто используются для очистки сточных вод от загрязнений.
Инновация исследователей заключалась в объединении этих двух способов таким образом, чтобы обеспечить беспрецедентную эффективность очистки микропластика — мельчайших пластиковых частиц, которые проникли в окружающую среду и представляют значительный риск для экосистем и здоровья человека.
«Планета находится под огромной угрозой со стороны микропластика», — написали исследователи в своей статье в журнале Science Advances. «И водные экосистемы страдают первыми, поскольку они предоставляют удобные места для микропластика, который может сочетаться с другими загрязнителями и попадать в организм организмов разных уровней».
«В настоящее время существует мало практических технологий для эффективного и обширного удаления микропластика, особенно микропластика размером менее 10 [micrometres].»
Хотя целлюлоза и хитин сливаются на молекулярном уровне, образуя «пену из биомассы Ct-Cel», процесс производства был завершен с использованием легкодоступного оборудования.
Исследователи говорят, что это – в сочетании с низкой стоимостью распространенных материалов и их нетоксичной, биосовместимой природой – означает, что пена может избежать проблем, которые мешают другим решениям получить поддержку за пределами лаборатории.
«Эти работы обычно включают в себя сложные производственные процедуры или дорогостоящее сырье, а инвестиции могут оказаться недоступными для крупномасштабного восстановления микропластика», — пишут они.
Губка из биомассы изготавливается просто и дешево.
Чтобы создать губку из биомассы, исследователи связали целлюлозу и хитин на молекулярном уровне, образуя сшитую волокнистую сеть.
Для этого хитиновые хлопья сначала замачивали в однопроцентном растворе уксусной кислоты, а затем смешивали материал с помощью высокоскоростного гомогенизатора — обычного инструмента в промышленном производстве продуктов питания, фармацевтических препаратов и косметики.
Тем временем хлопок перемешивали с помощью машины для производства соевого молока, чтобы получить раствор целлюлозы, а затем два соединения смешивали вместе, выливали в форму и замораживали.
Исследователи протестировали свою губку в лаборатории и в четырех реальных условиях: на участке сельскохозяйственного орошения, в озерной воде, стоячей воде и прибрежной воде.
Губка не только удалила от 98 до 99,8 процентов микропластика во время ее первоначального использования в этих условиях, но также было обнаружено, что она остается эффективной при повторном использовании, удаляя около 95 процентов микропластика после пяти использований.
Исследователи заметили, что губка действует посредством нескольких механизмов, в том числе физически перехватывая микропластики, притягивая их электростатически и вызывая взаимодействия между молекулами хитина, целлюлозы и пластика.
Исследователи полагают, что после дальнейших испытаний губку можно будет использовать не только в морях и реках, но и для очистки фабричных сточных вод, а также в качестве фильтра в бытовых стиральных и посудомоечных машинах, в первую очередь предотвращая попадание микропластика в природный мир.
Исследователи обнаружили микропластик в человеческом мозге, крови и пищеварительной системе, где было доказано, что он повреждает клетки и влияет на гормональную активность. Они также имеют последствия для других видов и экосистем.
Еще одна недавняя инновация, направленная на борьбу с микропластиком, — это устройство от Tire Collective, которое может улавливать износ шин автомобилей — одного из крупнейших в мире источников загрязнения микропластиком.
Верхняя фотография сделана New Africa через Shutterstock.
