Исследователи Южного федерального университета нашли способ одновременно решить две проблемы — утилизацию отходов и очистку загрязнённой почвы. Они создали сорбент на основе биоугля, усиленного металлоорганическим каркасом MOF. Материал связывает тяжёлые металлы и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) в почве и не даёт им проникать в растения. Почему это важно Тяжёлые металлы токсичны даже в малых концентрациях, а многие ПАУ канцерогенны. Главная опасность в том, что они не остаются в почве, а переходят в растения, воду и дальше — по пищевой цепи к животным и человеку. «Главная проблема в том, что тяжёлые металлы и ПАУ не просто находятся в почве, а могут переходить в растения, воду и дальше по пищевой цепи, создавая риск для экосистем и человека», — объясняет кандидат физико‑математических наук, старший научный сотрудник лаборатории «Агробиотехнологии для повышения плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции» Михаил Киричков.
Как сделали сорбент Принцип — «отходы в ресурс». Учёные взяли осадок сточных вод и пшеничную солому — оба продукта обычно требуют утилизации. Смесь нагрели до 700 °C без доступа кислорода (пиролиз) и получили биоуголь. Обычный биоуголь обладает сорбирующими свойствами, но его поверхность ограничена. Поэтому учёные модифицировали его с помощью MOF — металлоорганического каркаса MIL-100(Fe) на основе железа. По структуре MOF напоминает губку с множеством микроскопических пор‑карманов, которые связывают и удерживают молекулы загрязнителей. После модификации площадь поверхности биоугля выросла с 25 м²/г до 196–243 м²/г — почти в восемь раз. Это резко повысило эффективность работы материала. Что показали эксперименты Сорбент проверили на загрязнённой почве, где выращивали люцерну и горчицу — растения, способные расти на токсичных грунтах. Результаты: содержание ПАУ в корнях растений снизилось в 3,4–3,7 раза, в побегах — в 1,6–1,7 раза; концентрации марганца, никеля, меди, цинка и свинца в корнях и побегах также уменьшились. В отличие от обычного биоугля, модифицированный материал справляется сразу с двумя группами загрязнителей — ПАУ и тяжёлыми металлами, что делает его перспективным для территорий со смешанным загрязнением.
Где это может пригодиться «Такая технология может быть полезна на территориях индустриальной промышленности, перерабатывающих предприятий, а также вблизи хвостохранилищ, углеотвалов и прочих территорий с высокой техногенной нагрузкой», — отметил Михаил Киричков. О проекте Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 22‑76‑10054, руководитель — кандидат биологических наук Татьяна Бауэр). Направление развивается в рамках стратегического технологического проекта ЮФУ «Технологии биоинженерии почв» программы «Приоритет‑2030» (нацпроект «Молодёжь и дети»).