В России впервые создали материал, который одновременно извлекает из воды ионы тяжелых металлов и частицы микро‑ и нанопластика. Полимерный сорбент может применяться как наполнитель в бытовых и промышленных системах очистки, в том числе в пищевой отрасли — при производстве напитков и растительных масел. Эксперты отмечают, что сейчас проводится множество исследований о влиянии микропластика на организм человека, однако их выводы требуют уточнения. Поэтому в первую очередь разработка будет востребована в сферах, где чистота воды строго регулируется законом или напрямую влияет на продажи и репутацию производителя. Подробнее — в материале «Известий».
Как очистить воду от вредных частиц
Исследователи из университета «Росбиотех» создали первый в России полимерный сорбент, который одновременно способен задерживать и тяжелые металлы, и частицы микро- и нанопластика. Материал работает в воде, растительных маслах и ряде других жидкостей. Технология может стать основой для нового поколения экономичных очистных систем.
Ученые проверили эффективность материала в лабораторных условиях. Эксперименты показали, что один грамм вещества поглощает до 9,3 мг ионов меди, 8,6 мг никеля, 8,3 мг кобальта, а также полностью задерживает частицы пластика размером порядка 50 нм и крупнее.
По словам разработчиков, полученный материал двойного действия не имеет аналогов в России и, вероятно, в мире. При этом его легко получить в промышленных условиях.
— Сорбент синтезируют из четырех доступных компонентов — эпоксидной смолы ЭД-20, орто-фенилендиамина, формалина и этилендиамина. Технология не требует сложного оборудования — достаточно мощной магнитной мешалки с подогревом. Это значит, что производство можно легко масштабировать, — сообщил один из авторов проекта, доцент кафедры химии, технологии полимеров и упаковочных решений университета Кирилл Корнилов.
Материал обладает пористой структурой с тонкими извилистыми каналами, что делает его пригодным для использования в качестве наполнителя как в бытовых, так и в промышленных фильтрах. Жидкость, проходящая через такой сорбент, безопасна для употребления без ограничений. Один картридж рассчитан на срок эксплуатации не менее трех месяцев.
— Вероятно, свойства сорбента можно восстанавливать. Например, погружение в слабый раствор кислоты устранит накопившиеся в сорбенте ионы тяжелых металлов. Для микропластика требуются более сложные решения. Однако если они будут найдены, наполнитель станет пригоден для многократного применения, — добавил Кирилл Корнилов.
Справка «Известий»:
Исследования российских ученых показали, что микропластик не исчезает бесследно. В частности, в недавней обзорной статье специалисты обобщили более 250 научных работ, опубликованных в мире, и пришли к выводу, что эти частицы, попав в организм человека, повреждают почти все жизненно важные системы — сердце, мозг, кишечник, репродуктивные органы и другие.
Особо опасны фрагменты менее 100 нм. Они накапливаются в органах, проникают через клеточные мембраны и провоцируют в клетках окислительные стрессы и воспаления. Например, в мозге способствуют возникновению нейродегенеративных заболеваний, а в сердце — развитию фиброза. В результате пластиковые загрязнения становятся медицинской проблемой. Они требуют разработки стратегий защиты здоровья населения, резюмировали специалисты.
Чем опасен микропластик
— Микропластик получается из чего угодно, от автопокрышек до продуктовой упаковки. Поэтому эти частицы по-разному влияют на среду, в которой оказываются. Также их воздействие зависит от формы, размера и других факторов, — рассказал «Известиям» ведущий научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН Филипп Сапожников.
При разложении микропластика образуются вещества, многие из которых токсичны. Так, полипропилен, используемый для одноразовой посуды, выделяет более 200 соединений, при этом около половины из них пока плохо изучены наукой. Кроме того, частицы пластика служат основой для формирования биопленок — колоний микроорганизмов — и могут переносить бактерии, включая патогенные. Попадая в питательную среду организма человека, эти микробы способны размножаться, отметил эксперт.
Также частицы пластика могут травмировать ткани, добавил эксперт. В частности, некоторые микроволокна способны повреждать поверхность эпителия желудочно-кишечного тракта. Тем не менее люди давно употребляют такие частицы с пищей, питьем и при дыхании. Поэтому наши организмы в определенной степени адаптированы к микропластику. Но к патогенной микрофлоре, которая на нем путешествует, степень приспособления у всех разная и зависит от иммунитета человека.
— Сегодня ученые не могут назвать точные безопасные дозы микропластика в воде. Это связано с несогласованностью методов подсчета, разнородностью частиц и главное — с отсутствием достоверных данных об их влиянии на здоровье человека. Поэтому честный ответ звучит так: скорее всего, текущий уровень содержания микропластика в бутилированной и водопроводной воде не несет серьезного риска, но полной уверенности нет. Особенно когда речь идет о наночастицах и их накоплении в организме годами, — сообщил молекулярный биолог, научный сотрудник Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Сергей Харитонов.
Сейчас предложенные системы очистки будут востребованы прежде всего в сферах, где чистота воды регулируется законом или где ее качество влияет на объем продаж продукции и на репутацию бизнеса, пояснил он. В частности, в системах водоснабжения, а также среди производителей бутилированной воды и напитков и в пищевой промышленности.
— Влияние микропластика в лабораториях часто изучают с использованием высоких концентраций, при которых действительно можно наблюдать вредные эффекты. Однако природное содержание этих частиц низко и не оказывает вредного воздействия. Жители городов получают больше пагубных воздействий от других источников — выхлопных газов, нездорового питания и т.п., — отметил ведущий научный сотрудник, руководитель группы научных коммуникаций Института биофизики СО РАН Егор Задереев.
По его словам, системы очистки от микропластика востребованы там, где требуются сверхчистые жидкости. Например, при проведении точных химических анализов, когда вода многократно очищается от всех примесей.
— Согласно результатам исследования, полученный сорбент может применяться при очистке жидкостей различного назначения. Остается вопрос, насколько он долговечен и сколько циклов регенерации он может выдержать. Важно также испытать материал при различных температурных условиях и различном составе сточных вод, — считает член Общественного совета Базовой организации государств-участников СНГ по экологическому образованию, доцент Института экологии РУДН имени Патриса Лумумбы и главный редактор научного интернет-журнала «Отходы и ресурсы» Владимир Пинаев.
Если проект дойдет до практического применения, важно, как будут использовать и утилизировать осадки загрязняющих веществ, полученных после регенерации сорбента, добавил он.
Как вы думаете, станет ли микропластик одной из главных экологических проблем ближайших десятилетий?