Ученые собрали фильтр для очистки воды из отходов

Учёные Пермского Политеха предложили способ решить сразу две серьёзные проблемы — дефицит чистой воды и вред, который наносят окружающей среде промышленные отходы. Они нашли способ превращать многотоннажные остатки лесопереработки, в том числе лигносульфонаты и старые древесностружечные плиты, в эффективные сорбенты для очистки воды. Получившиеся материалы работают примерно в три раза результативнее коммерческих аналогов.

Почему доступ к воде остаётся глобальной проблемой

По оценкам ВОЗ, миллиарды людей до сих пор не имеют безопасной питьевой воды. Особенно тяжело приходится жителям удалённых территорий и тем, кто попадает в зоны стихийных бедствий. К этому добавляется и промышленное загрязнение: предприятия ежегодно производят тонны отходов, которые часто просто сжигают или захоранивают, ухудшая состояние почвы, воздуха и водоёмов.

Существующие методы очистки воды — угольные фильтры, хлорные таблетки, мембраны — имеют заметные минусы. Они стоят дорого, требуют энергии для производства или оставляют неприятный привкус. Кроме того, все эти технологии устраняют последствия, но не саму причину загрязнения.

Как отходы превращают в сорбенты

Исследователи применили метод термохимического пиролиза: сырьё нагревают без доступа кислорода, и оно превращается в пористый углеродный материал. По структуре он напоминает активированный уголь и способен улавливать загрязнения благодаря множеству микропор.

Чтобы проверить эффективность, сорбенты испытали в условиях, приближенных к полевым. Материал добавляли в несколько литров природной воды и оставляли на час — именно столько требуется, чтобы сорбент «насытился» загрязнениями.

Сравнение с промышленными образцами

Новые материалы сопоставили с тремя типами коммерческих активных углей — из берёзы, кокосовой скорлупы и каменного угля. Их оценивали по мутности воды, цветности и содержанию органических примесей.

При одинаковой минимальной дозе (20 мг/л) промышленный уголь показывал низкие результаты. Например:

• берёзовый снижал органические примеси лишь на 5,2%;
• кокосовый — примерно на 10,5%;
• каменноугольный — около 8%.

Даже при увеличении дозы до 40 мг/л они всё ещё не достигали норм.

Новые сорбенты оказались значительно эффективнее:

• материал из лигносульфонатов удалял около 64,5% органики;
• сорбент из древесностружечных плит снижал цветность воды примерно на 70%.

Таким образом, их эффективность в 6–12 раз выше, а по осветлению воды — в 3,5 раза лучше промышленного угля. При тех же 20 мг/л результат был сопоставим с тем, что промышленные образцы показывали только при максимальной дозировке.

Что это даёт на практике

Исследование открыло возможность создания недорогих и лёгких одноразовых фильтров, которые можно использовать в труднодоступных регионах и в чрезвычайных ситуациях. Важный плюс — технология превращает отходы в полезный продукт, что позволяет выстроить экономику замкнутого цикла. Материалы, обычно требующие затрат на утилизацию, способны обеспечить людей качественной питьевой водой там, где она особенно нужна.

Источник: Naked Science

Рекомендуем также:

1. Жизнь без лишних ожиданий и разочарований: почему психологи советуют уединение людям 60–70 лет