Исследователи использовали опилки сибирской ели, обработали их особым методом и получили вещество, которое в состоянии поглотить и соответственно обезвредить частицы, несущие угрозу природе и человеку. Как считают специалисты, их изобретение открывает перспективы для создания новых безопасных фильтров и сорбентов. “Городские новости” выяснили подробности исследования.

 

Углерод плюс кислород

 

Промышленность, автотранспорт, крупные ТЭЦ, маленькие котельные и сельское хозяйство… Эти атрибуты цивилизации делают комфортной и благополучной жизнь человека в ХХI веке, но одновременно наносят урон природе. Поэтому одна из важных задач современной мировой науки — найти такие технологические решения, которые без ущерба для прогресса помогли бы снизить вред для экологии.

Красноярские учёные тоже занимаются этой работой, делая акцент на тех материалах, которых на нашей сибирской земле в достатке, например, на отходах лесопиления. В этом году исследователи из Института химии и химической технологии Красноярского научного центра СО РАН сообщили о новом изобретении, которое уже успешно прошло апробацию и показало свою эффективность. Результаты экспериментов они опубликовали в научном журнале Antioxidants.

На первом этапе специалисты выделили из еловых опилок природный биополимер со сложным названием галактоглюкоманнан. В своей обычной форме это вещество хоть и обладает фильтрационными способностями, но слабо связывает атомы тяжёлых металлов. Тем не менее исследователи сумели улучшить его свойства с помощью химической обработки. Они применили особый метод — термокатализируемое окисление, в результате которого углерод, содержащийся в исходном сырье, соединяется с кислородом.

 

Лучше известных аналогов

 

Учёные выяснили, что за счёт присутствия кислорода химическая форма вещества из нейтральной превращается в активную с отрицательным электрическим зарядом и может притягивать положительно заряженные атомы тяжёлых металлов. В ходе экспериментов модифицированный сорбент по сравнению с исходным соединением значительно лучше справлялся с очисткой загрязнённой воды, даже если в ней присутствовали несколько токсичных металлов. Новый полимер поглощал свинец, кадмий, медь и железо, а его суммарная способность удерживать определённое количество вещества оказалась выше, чем у известных и уже проверенных аналогов.

Сейчас исследователи продолжают опыты. Они видят перспективу в создании композитных материалов — сочетаний окисленного галактоглюкоманнана с другими биоразлагаемыми веществами. Это может привести к появлению нового поколения фильтров и сорбентов.

“Модифицированная форма галактоглюкоманнана может стать основой для создания экологически чистых фильтров и сорбентов, способных эффективно бороться с загрязнением окружающей среды тяжёлыми металлами. На основе галактоглюкоманнана, прошедшего термокатализируемое окисление, можно делать гидрогели и композитные плёнки”, — рассказывает Юрий Маляр, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

У таких сорбентов, как уточняют исследователи, широкая сфера применения. С их помощью можно опреснять морскую воду, очищать сточные воды или концентрировать их в том случае, если стоки содержат полезные компоненты, например, драгоценные металлы. Кроме того, по словам Юрия Маляра, синтезированный материал проявил более высокую антиоксидантную активность — способность замедлять или предотвращать окисление других молекул. Это открывает перспективы его применения не только в экологии, но и в медицине, а также пищевой промышленности.

 

Территория для инноваций

 

Важно, что эта разработка красноярских учёных поддержана Российским научным фондом (проект № 22-73-10212). Она стала очередной в большом перечне исследований, направленных на поиск вариантов полезного применения отходов лесопиления. Так, ранее в Институте химии и химической технологии изобрели новый способ получения наноцеллюлозы высокого качества из берёзовых опилок. Кроме того, исследователи научились из лигнина создавать полимеры, которые могут использоваться в медицине. В институте также есть успешные эксперименты с сосновой корой, из которой можно делать накопители энергии, с опилками хвойных деревьев, способными стать отличным удобрением для новых лесных насаждений. И эту работу учёные не намерены прекращать.

Сейчас красноярские НИИ планируют создать на территории нашего Академгородка научный кампус, который откроет возможности для дальнейшего развития исследований и разработки перспективных технологий. И не только в сфере экологии и химии, но и в других ключевых отраслях, в том числе космической индустрии, биомедицине и радиофизике.

В рамках проекта ведущие учёные собираются объединиться со студентами, молодыми специалистами и промышленными предприятиями, чтобы совместными усилиями ускорить внедрение инновационных решений. Планируется, что на базе кампуса будут сформированы новые научные институты и лаборатории, оснащённые современной техникой. Основная цель инициативы — создание условий для проведения передовых фундаментальных исследований, а также для разработки и получения конечных продуктов, которые затем будут выведены в практическое использование.

 

Нюанс

 

Материал опубликован при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.