Исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC) в Канаде разработали устройство на основе растительных материалов, которое удаляет из воды до 99,9% частиц широкого спектра микропластиков, представляющих на сегодня серьезную опасность для окружающей среды и здоровья человека. Об этом сообщает интернет-издание New Atlas. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Проблемы со здоровьем, связанные с нано- или микропластиками, и разработка эффективных способов их извлечения из воды встали в центре внимания многих исследователей по всему миру. В настоящее время не существует практических технологий универсального и быстрого захвата микропластика, но исследователи из UBC, похоже, нашли успешное биоразлагаемое возобновляемое решение.
Их новое устройство, получившее название bioCap, использует фильтрующие свойства древесных отходов, в том числе опилок, и природных полифенолов, которые создают прочные молекулярные взаимодействия с полимерными частицами, включая многие типы микропластиков.
При создании bioCap канадские исследователи использовали опилки в качестве субстрата для фильтрации воды, учитывая его превосходную химическую и физическую стабильность и тот факт, что он содержит целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин, которые облегчают эффективный процесс фильтрации. Помимо этого, ученые модифицировали состав опилок, добавив дубильную кислоту – природный растительный полифенол, присутствующий почти во всех растениях, не имеющих развитой подземной корневой системы.
Проверяя способность улавливать микропластик, исследователи прокачивали богатую микропластиком воду через фильтр, содержащий bioCap. В эксперименте использовались различные микропластики, обнаруженные в окружающей среде, включая полистирол (ПС), полиметилметакрилат (ПММА), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилентерефталат (ПЭТ) и полиэтилен (ПЭ).
Анализ с помощью сканирующей электронной микроскопии подтвердил захват микрочастиц без заметного изменения структуры фильтра из опилок с добавленным слоем дубильной кислоты. В конечном итоге серии тестов bioCap удалил от 95,2% до 99,9% всех микропластиков. При сравнительном использовании опилок, не обработанных дубильной кислотой, коэффициент удаления был низким – менее 10%, что свидетельствует о том, что полифенол играет ключевую роль в улавливании микропластика.
«Микропластиковые загрязнения пополняют микроволокна из одежды, микрогранулы из моющих средств и мыла, а также пены и гранулы из посуды, контейнеров и упаковки. Используя преимущества различных молекулярных взаимодействий вокруг дубильных кислот, наш раствор bioCap смог удалить практически все эти разнородные типы микропластика», – отметил Орландо Рохас, один из ведущих авторов исследования.
Далее исследователи проверили способность bioCap удалять более мелкие микрочастицы (110 нм), которые, как известно, пересекают гематоэнцефалический барьер и представляют наиболее серьезную опасность для здоровья живых организмов.
В этих целях две группы подопытных мышей в течение недели употребляли воду, обработанную устройством bioCap, либо только необработанную, и их органы затем были исследованы на содержание микрочастиц. Выявилось, что вода, прошедшая фильтрацию bioCap, приводила к меньшему скоплению микрочастиц в органах животных.
Исследователи UBC заявляют, что bioCap прост и дешев в производстве, а фильтрующие устройства на его основе можно увеличивать или уменьшать в зависимости от предполагаемого варианта использования.
«Большинство решений по фильтрации микропластиков из воды, предложенных до сих пор, являются дорогостоящими или сложными для масштабирования. Мы предлагаем вариант, который потенциально может быть как уменьшен для домашнего использования, так и масштабирован для муниципальных систем водоочистки. Наш фильтр, в отличие от полимерных фильтров, не способствует дальнейшему загрязнению, поскольку в нем используются возобновляемые и биоразлагаемые материалы: дубильные кислоты из растений, кора, древесина и листья, а также древесные опилки – побочный продукт лесопромышленной отрасли, который широко доступен и возобновляем», – отметил Рохас.