Современные технологии и отходы, которые они производят, оказывают значительное влияние на окружающую среду, создавая новые вызовы в области защиты экосистем и здоровья человека.
Сегодня ученые по всему миру активно работают над поиском новых решений, которые могли бы помочь снизить негативное воздействие технологического прогресса на окружающий мир: такие разработки направлены на переработку ценных металлов из электронных отходов, фильтрацию загрязненной воды и создание технологий для выявления и устранения химических загрязнений.
Сегодня как раз поговорим о некоторых из таких решений.
1. Экологичная переработка металлов из электронных отходов
Переработка электронных отходов, которые содержат ценные металлы, такие как галлий, индий и тантал на сегодня является большой проблемой с точки зрения сохранения окружающей среды и повышения уровня экологичности потребления природных ресурсов. Традиционные методы переработки, использующиеся сейчас в гидро- и пирометаллургии, требуют значительных энергозатрат, использования воды и кислот, что наносит вред экологии и приводит к выбросам парниковых газов.
Группа исследователей под руководством Джеймса Тура из Университета Райса предложила инновационный подход, который значительно уменьшает вредное воздействие перерабатывающей промышленности на окружающую среду.
Используя метод мгновенного джоулева нагрева, ученые добились эффективного извлечения металлов без применения воды, кислот и других вредных веществ. Этот процесс позволяет точно контролировать температуру и быстро отделять металлы с высокой чистотой (более 95%) и выходом до 85%.
Такая технология не только снижает нагрузку на экологию, но и помогает решать проблемы нехватки редких металлов, таких как литий и редкоземельные элементы, востребованные в электронике и возобновляемых источниках энергии. К тому же, так переработка металлов становится более устойчивой и экологичной, открывая новые возможности для отрасти утилизации отходов.
2. Фильтрация воды с помощью натуральных материалов
Одним из наиболее опасных классов загрязнителей, используемыми в современных технологиях, являются PFAS (перфторалкильные и полифторалкильные соединения) — стойкие химические соединения, которые широко используются в упаковке продуктов, антипригарной посуде и других потребительских товарах.
Они имеют способность накапливаться в организме человека, что делает их особо опасными для здоровья. Недавние исследования показали, что у 98% обследованных жителей США были обнаружены уровни PFAS в крови.
Исследователи из Массачусетского технологического института разработали новый фильтрующий материал, основанный на натуральных компонентах — шелке и целлюлозе, который эффективно удаляет PFAS и другие опасные вещества, включая тяжелые металлы. Этот материал обладает антимикробными свойствами, что продлевает срок службы фильтров и предотвращает их загрязнение бактериями и грибками.
Интересно, что технология была изначально создана для борьбы с поддельными семенами, но затем её адаптировали для фильтрации воды. Переработав белки шелка в наноразмерные кристаллы и интегрировав их с целлюлозой, команда исследователей создала фильтрующую мембрану, которая оказалась более эффективной по сравнению с существующими материалами, такими как активированный уголь. Эта разработка не только защищает окружающую среду, но и открывает новые возможности для очистки воды в промышленных масштабах.
3. Датчики для обнаружения загрязнений воды
Еще одно важное направление в борьбе с загрязнением воды — это разработка устройств, способных быстро и точно определять наличие вредных веществ в водоемах и питьевой воде.
Химики из MIT создали датчик, который способен выявлять малые концентрации PFAS в воде. Этот датчик использует технологию бокового потока, аналогичную экспресс-тестам на Covid-19, и основан на использовании полианилина — материала, который меняет свои свойства при взаимодействии с загрязняющими веществами.
Когда капля воды, содержащая PFAS, попадает на полоску датчика, протоны из PFAS вступают во взаимодействие с полианилином, что вызывает изменение его электрических свойств. Эти изменения могут быть зафиксированы и переданы на внешнее устройство, такое как смартфон, для дальнейшего анализа. Текущая версия датчика может обнаруживать PFAS в концентрациях до 200 частей на триллион, однако ученые работают над улучшением его чувствительности, чтобы соответствовать более строгим стандартам EPA.
Такие датчики могут стать доступной альтернативой существующим методам тестирования воды, что позволит не только жителям проверять качество питьевой воды в домашних условиях, но и производственным предприятиям следить за безопасностью воды, используемой в производственных процессах.
На сегодня новостей больше нет, но не спешите расстраиваться — у нас полно увлекательных статей, которые вам точно понравятся!
Подписывайтесь и будьте в курсе всех событий в мире водной промышленности :)