Доктор создал мочалку из люфы, которая впитывает масло и микропластик

Мочалка 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 инжиниринга Вьетнамско-японского университета (Вьетнамский национальный университет, Ханой), и члены ее команды выступили с идеей создания супергидрофобных материалов из волокон люфы для удаления из воды частиц масла и микропластика. После более чем года исследований команда создала супергидрофобный пенный продукт, состоящий из двух основных компонентов: базового слоя и покровного слоя.

Базовый слой изготовлен из натуральных волокон старой люфы, поскольку они содержат множество гидрофильных гидроксильных групп, что обеспечивает им естественную впитываемость. На этапе очистки поверхность люфы окунают в слой воска и распыляют его, чтобы придать волокнам шероховатость и одновременно изменить их свойства с гидрофильных на гидрофобные.

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

Покрытая воском губка водонепроницаема, но полностью впитывает масло. Он также легко притягивает микропластиковые частицы размером около 5 мкм благодаря капиллярному явлению, возникающему благодаря трехмерным структурам и электростатическому взаимодействию между поверхностью материала и пластиковыми частицами.

После покрытия воском люфа становится полностью водонепроницаемой. Фото: Исследовательская группа

Результаты испытаний показывают, что гидрофобные свойства люфы хорошие, угол контакта с водой составляет более 150 градусов. Это основа разделения нефти и улавливания микропластиковых частиц в водной смеси.

По словам исследовательской группы, поверхность оценивается как гидрофобная или гидрофильная на основе угла контакта между каплей воды и твердой поверхностью. Когда угол контакта превышает 150 градусов, поверхность становится сверхгидрофобной. Таким образом, мочалка из люфы успешно продемонстрировала супергидрофобность.

Мочалки из люфы способны поглощать масло в количестве около 72–88 г/г, при этом эффективность разделения смесей масло/вода достигает более 99%. Кроме того, материал продемонстрировал высокую степень поглощения микропластика: 381 мг полистирольного микропластика в 569 г воды, что эквивалентно эффективности 99%.

Доктор Ха и его коллеги провели аналогичные исследования промышленных пен, таких как пенополиуретан, меламиновая пена и химические покрытия, используя сложные методы, подходящие только для лабораторных масштабов. Между тем, считается, что материал из люфы и метод покрытия натуральным воском могут быть реализованы на практике в более широких масштабах. «Процесс прост, оборудование доступно, и не требует высоких технических навыков, тем более, что время изготовления короткое, всего 1 час», — рассказала женщина-врач.

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

В отчете Всемирного банка за июль 2022 года подсчитано, что на суше Вьетнама ежегодно оказывается 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 у людей и животных.

Для решения этой проблемы применялись многие методы, включая сжигание, химическую обработку, биологическую обработку... однако они могут привести к вторичному загрязнению. Например, метод сжигания может помочь удалить нефть из воды, но также загрязняет воздух, поскольку в результате процесса образуется большое количество CO2 и SO2.

Доктор Ха сказал, что пенопласт, разработанный этой группой, может быть использован для борьбы с загрязнением окружающей среды и преодоления вышеуказанных проблем. Исследование было опубликовано в журнале Environmental Technology & Innovation в июне 2023 года.

Доц. Доктор Нгуен Минь Фыонг, факультет химии Университета естественных наук (Вьетнамский национальный университет, Ханой), подсчитал, что нефть и микропластик являются двумя загрязнителями окружающей среды, которые вызывают серьезную обеспокоенность не только во Вьетнаме, но и во всем мире. Загрязнение поверхностных вод нефтью представляет собой серьезную проблему, а материал для его удаления должен быть очень легким и плавать на поверхности воды. Между тем, микропластик более токсичный, чем крупный пластик, и его можно увидеть невооруженным глазом. Две темы, над которыми работает исследовательская группа доктора Ха, являются одновременно актуальными и имеют практическое значение.

По словам доцента Фуонга, исследования, связанные с очисткой водной среды от нефти и микропластика, все еще довольно скромны как на внутреннем, так и на международном уровне. Ни одна исследовательская группа пока не разработала материал, способный одновременно очищать водную среду от нефти и микропластика.

Она сказала, что использование люфы для борьбы с загрязнением окружающей среды — новая и уникальная идея, поскольку это натуральный материал, экологически чистый и биоразлагаемый. Люфа использовалась в некоторых исследованиях материалов для очистки воды от неорганических загрязнителей, таких как тяжелые металлы, из-за ее выдающихся характеристик: большой площади поверхности, большого размера пор, а также из-за ее легкости и способности плавать на поверхности воды.

Супергидрофобные материалы также представляют интерес для ученых всего мира из-за их способности избирательно поглощать нефть. Обычно для преобразования пористых материалов в гидрофобные поверхности используются химические методы.

По словам PSG Phuong, использование восков природного происхождения, подобных тем, которые использует исследовательская группа, для модификации поверхности материалов, является интересной идеей с высокой степенью применимости.

Бич Тао

Ссылка на источник