Майские праздники в самом разгаре, но даже в такое расслабленное весеннее время наука не стоит на месте: учены продолжают трудиться в поте лица и ежедневно открывают или придумывают что-то новое.
Сегодня, как и каждый месяц, предлагаем вместе с нами погрузиться в мир удивительных научных открытий, которые увидели мир в апреле.
1. Учёные из Мичиганского университета разработали новые мембраны, которые помогут сократить объем отходов на опреснительных установках.
Опреснительные установки — важный источник пресной воды в засушливых регионах — производят большое количество солёных отходов (рассола), вредных для окружающей среды. Традиционно рассол испаряют в прудах, но это требует много времени и места и может загрязнять грунтовые воды. При нехватке пространства его сбрасывают в океан, что вредит морской жизни.
Инженеры хотят не испарять воду, а концентрировать соль до кристаллизации в промышленных чанах. Так можно получать не только питьевую воду, но и полезные вещества — например, литий и магний.
Один из эффективных способов — электродиализ, при котором электричество отделяет ионы соли от воды. Он работает при высокой солёности и требует меньше энергии, но сталкивается с ограничениями: ионы могут просачиваться через мембраны.
Новая разработка решает эту проблему — учёные создали мембраны с очень плотным зарядом, которые хорошо удерживают ионы и при этом быстро их проводят. Благодаря особой структуре, они не разбухают и сохраняют эффективность. Их можно настраивать под разные условия.
2. Учёные из TU Graz вместе со стартапом BRAVE Analytics разработали метод обнаружения и анализа нанопластика в прозрачных жидкостях организма, таких как слёзы или плазма крови. Это важно, так как нанопластик попадает в тело с пищей и воздухом и может накапливаться в тканях.
Метод работает в два этапа: сначала лазер пропускается через жидкость, чтобы определить размер и количество частиц по их движению. Затем используется рамановская спектроскопия — по спектру рассеянного света определяется химический состав частиц. Это особенно точно работает с пластмассами.
В промышленной очистке воды это открывает новые возможности, среди которых:
- точный контроль качества воды: новая технология позволяет быстро и точно обнаруживать даже минимальные количества пластика, что невозможно при традиционных методах фильтрации и оптического анализа;
- мониторинг сточных вод: система лазерного анализа помогает отслеживать концентрацию нанопластика в сточных водах до и после очистки, выявлять источники загрязнения и улучшать технологии фильтрации;
- непрерывный онлайн-мониторинг: новая сенсорная платформа может быть встроена прямо в поток воды на производственной линии, что позволяет в режиме реального времени контролировать изменения в составе воды и немедленно реагировать на превышение допустимых уровней загрязнений;
- экологический контроль и соответствие нормам: новая технология обеспечивает достоверные данные по содержанию микропластика в выбросах для отчётности и прохождения проверок со стороны регулирующих органов;
- применение в системах питьевого водоснабжения: система может использоваться не только в промышленности, но и в коммунальных очистных сооружениях, обеспечивая дополнительный этап контроля после механической и биологической очистки.
3. В апреле 2025 года исследователи представили новую интеллектуальную систему поддержки принятия решений (Decision Support System, DSS), предназначенную для оптимизации водопользования в промышленности. Эта разработка направлена на решение одной из главных проблем промышленных предприятий — чрезмерного потребления пресной воды и недостаточного использования повторного водооборота.
Система анализирует полный цикл водопользования на предприятии — от забора воды до сброса сточных вод — и предлагает оптимальные пути для снижения потребления чистой воды (до 17,6% от текущих объёмов), увеличения объёма повторно используемой воды (до 90% сточных вод возвращается в цикл), а также минимизации загрязнения и затрат на очистку.
Работа системы строится в несколько этапов. Сначала система интегрируется с датчиками и автоматизированными системами управления на предприятии, затем формирует цифровую модель, которая учитывает химический состав, объёмы, температуру и загрязнённость воды на разных стадиях производства.
Далее система в реальном времени рассчитывает наилучшие схемы повторного использования воды и даёт рекомендации по перераспределению потоков.
Такая технология может быть адаптирована под конкретные отрасли — будь то металлургия, пищевая промышленность, фармацевтика или машиностроение, а также позволяет одновременно экономить ресурсы за счёт снижения затрат на водоснабжение и очистку, делая возможным почти безотходное использование воды внутри производства благодаря поддержке замкнутого водооборота.