Врач создал мочалку из люфы, которая поглощает масло и микропластик

Губка из люфы, созданная исследовательской группой доктора Тран Тхи Вьет Ха (32 года), обладает способностью отделять нефть и микропластик от воды, помогая решать проблемы загрязнения окружающей среды.

В 2021 году доктор Чан Тхи Вьет Ха, преподаватель факультета передовых технологий и инженерии Вьетнамско-Японского университета (Вьетнамский национальный университет, Ханой), и её команда предложили идею создания супергидрофобных материалов из волокон люфы для удаления нефтепродуктов и микропластика из воды. После более чем года исследований команда создала супергидрофобный пенный продукт, состоящий из двух основных компонентов: базового слоя и слоя покрытия.

Базовый слой изготовлен из натуральной старой мочалки, гидрофильные гидроксильные группы которой обеспечивают ей естественную впитывающую способность. После очистки поверхность мочалки пропитывается воском и покрывается слоем воска, что придает волокнам шероховатость и меняет гидрофильные свойства на гидрофобные.

Покрытие изготовлено из пчелиного воска, пальмового воска, бобового воска... которые являются полностью натуральными и экологически чистыми.

Губка, покрытая воском, водоотталкивающая, но полностью впитывает масло. Она также легко впитывает частицы микропластика размером около 5 мкм благодаря капиллярному эффекту, обусловленному трёхмерной структурой и электростатическим взаимодействиям между поверхностью материала и частицами пластика.

Волокна люфы после нанесения воска становятся полностью водонепроницаемыми. Фото: Исследовательская группа.

Результаты испытаний показывают, что люфа обладает хорошими гидрофобными свойствами с углом смачивания водой более 150 градусов. Это лежит в основе отделения масла и улавливания частиц микропластика в водной смеси.

По данным исследовательской группы, поверхность считается гидрофобной или гидрофильной в зависимости от контактного угла между каплей воды и твёрдой поверхностью. Когда контактный угол превышает 150 градусов, поверхность становится супергидрофобной. Таким образом, губка из люфы успешно продемонстрировала супергидрофобность.

Губки из люфы способны поглощать масло со скоростью около 72–88 г/г, с эффективностью разделения смесей масло/вода более 99%. Кроме того, материал продемонстрировал высокую способность поглощать микропластик: в 569 г воды было обнаружено 381 мг полистирольного микропластика, что соответствует эффективности 99%.

Доктор Ха и её коллеги провели аналогичные исследования промышленных пен, таких как пенополиуретан, меламиновая пена и химические покрытия, используя сложные методы, пригодные только для лабораторных исследований. В то же время, метод нанесения покрытия на основе люфы и натурального воска оценивается как пригодный для более широкого практического применения. «Процесс прост, оборудование доступно, и не требует высоких технологий, особенно учитывая, что время изготовления короткое – всего один час», – отметила женщина-врач.

Мочалка из люфы способна отделять масло от воды. Фото: Исследовательская группа

Согласно отчёту Всемирного банка, опубликованному в июле 2022 года, Вьетнам ежегодно производит на суше около 3,1 миллиона тонн пластиковых отходов. Помимо микропластика, нефть может попадать в водные источники через прямые или косвенные сбросы и распространяться в окружающей среде различными путями, что может привести к многочисленным потенциальным проблемам со здоровьем людей и животных.

Для решения этой проблемы применялись различные методы, включая сжигание, химическую и биологическую очистку, но они могут привести к вторичному загрязнению. Например, сжигание помогает удалить нефть из воды, но также загрязняет воздух, выделяя большое количество CO2 и SO2.

Доктор Ха заявил, что волокнистая губка, разработанная этой группой, может быть использована для борьбы с загрязнением окружающей среды и решения вышеуказанных проблем. Исследование было опубликовано в журнале «Environmental Technology & Innovation» в июне 2023 года.

Доцент кафедры химии Вьетнамского национального университета (Вьетнамский университет, Ханой), доктор Нгуен Минь Фыонг, подсчитал, что нефть и микропластик – два загрязнителя окружающей среды, вызывающие серьёзную обеспокоенность не только во Вьетнаме, но и во всём мире. Проблема загрязнения поверхностных вод нефтью актуальна, и материалы для её удаления должны быть очень лёгкими и плавающими на поверхности воды. Между тем, микропластик более токсичный, чем крупногабаритный пластик, и его можно обнаружить невооружённым глазом. Эти две темы, над которыми работает исследовательская группа доктора Ха, актуальны и имеют практическое значение.

По словам доцента Фыонга, исследования, связанные с переработкой нефти и микропластика в водной среде, пока ещё весьма ограничены как в стране, так и за рубежом. В настоящее время ни одна исследовательская группа не разработала материалы для одновременной переработки нефти и микропластика в водной среде.

Она отметила, что использование люфы для очистки окружающей среды от загрязнений — новая и уникальная идея, поскольку это натуральный, экологически чистый и биоразлагаемый материал. Люфа использовалась в некоторых исследованиях материалов для очистки воды от неорганических загрязнителей, таких как тяжёлые металлы, благодаря своим выдающимся характеристикам, таким как большая площадь поверхности, большой размер пор и лёгкость, благодаря чему она легко держится на поверхности воды.

Супергидрофобные материалы также привлекают внимание учёных всего мира благодаря своей способности избирательно поглощать нефть. Обычно для превращения пористых материалов в гидрофобные поверхности используются химические методы.

По словам PSG Phuong, использование восков натурального происхождения, подобных тем, что использует исследовательская группа, для модификации поверхности материалов — интересная идея с широкими возможностями применения.

Бич Тао

Ссылка на источник