Исследователи ICMM-CSIC создали магнитные «наноцветы» из оксида железа, которые улавливают нанопластик ПЭТ и превращают его в сорбенты для очистки воды, развивая экономику замкнутого цикла.
От пластика, загрязняющего воду, до инструмента, который помогает её очищать. Исследователи Института науки о материалах Мадрида (ICMM) при Высшем совете по научным исследованиям (CSIC) разработали цветкообразные наночастицы оксида железа, способные захватывать нанопластики, фрагменты, в тысячу раз меньшие, чем микропластик, образующиеся из ПЭТ, одного из самых распространённых материалов для бутылок, упаковки и полиэстерной одежды. Исследование опубликовано в журнале Chemical Engineering Journal.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Весь секрет — в форме. «Оксид железа — магнитный материал, который позволяет одновременно улавливать множество загрязняющих веществ. Кроме того, его структура в виде наноцветов обеспечивает, что частицы имеют несколько ядер, которые взаимодействуют между собой, усиливая их магнитные свойства», — объясняет Альваро Гальо-Кордова, исследователь ICMM-CSIC и один из ведущих авторов работы, вместе с Рафаэлем Эррера-Аквино и Марией дель Пуэрто Моралес.
От микропластика в косметике к нанопластику из ПЭТ
Это уже не первый раз, когда эти частицы демонстрируют свою полезность: в 2024 году им удалось извлечь и разрушить микропластик размером от 0,001 до 5 миллиметров, присутствующий в косметических средствах. Теперь речь идёт о другом масштабе. Нанопластики имеют размер в одну миллиардную долю метра, то есть в тысячу раз меньше, чем те микропластики.
«По окончании срока службы значительная часть изделий из ПЭТ попадает в окружающую среду, где солнечный свет и механический износ действуют как наждачная бумага, измельчая пластик и превращая его в нанопластик — своего рода сверхтонкую пыль, которая загрязняет наши почвы и источники воды», — добавляет Гальо-Кордова.
Всего один грамм этих магнитных наноцветов способен захватывать до 10 000 миллиграммов нанопластика — показатель, который сами учёные называют беспрецедентным.
Загрязнитель, помогающий очищать другие загрязнители
На захвате дело не заканчивается. После того как нанопластик пойман, команда превращает его в магнитный материал, способный извлекать из воды тяжёлые металлы или органические красители, и даже участвовать в процессах каталитического разложения.
«Захватив нанопластики с помощью наших магнитных наночастиц, мы превращаем их в функциональные материалы, трансформируя загрязняющий отход в новое сырьё в рамках концепции циркулярной экономики», — резюмирует исследователь. Иными словами, они используют сам отход, чтобы устранить другое загрязнение, даря вторую жизнь тому, что обычно отправляется на свалку.
Процесс почти не потребляет энергию, поскольку магнитный нагрев действует локально, прямо на поверхности наночастиц, без необходимости нагревать всю воду.
И разработка выдерживает эксплуатацию: после пяти циклов наноцветы сохранили 88 % своей способности очищать воду и высвободили в воду менее 0,82 % содержащегося в них изначально железа, что подтверждает их стабильность, возможность повторного использования и безопасность. Команда ICMM-CSIC теперь нацеливается на применение технологии в системах передовой очистки воды как на следующий этап её внедрения.