Учёные ICMM-CSIC создали магнитные наноцветы из оксида железа, которые улавливают ПЭТ-нанопластик и превращаются в материалы для очистки воды от других загрязнителей, открывая путь к циркулярной экономике.
От пластика, загрязняющего воду, к инструменту, который помогает её очищать. Исследователи Института наук о материалах Мадрида (ICMM) при Высшем совете по научным исследованиям (CSIC) разработали наночастицы оксида железа в форме цветка, способные захватывать нанопластик — фрагменты, в тысячу раз меньшие, чем микропластик, полученные из ПЭТ, одного из самых распространённых материалов для бутылок, упаковки и полиэстерной одежды. Исследование опубликовано в журнале Chemical Engineering Journal.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Секрет в форме. «Оксид железа — это магнитный материал, который позволяет улавливать сразу множество загрязнителей. Кроме того, его структура в виде наноцветков обеспечивает, что частицы имеют несколько ядер, которые работают сообща и усиливают их магнитные свойства,» — объясняет Альваро Гальо-Кордова, исследователь ICMM-CSIC и один из основных авторов работы вместе с Рафаэлем Эррера-Акино и Марией дель Пуэрто Моралес.
От микропластика в косметике к нанопластику из ПЭТ
Это не первый раз, когда эти частицы демонстрируют свою эффективность: в 2024 году им уже удалось извлекать и разрушать микропластик размером от 0,001 до 5 миллиметров, содержащийся в косметике. Теперь речь идёт о другом масштабе. Размер нанопластика — миллиардная доля метра, в тысячу раз меньше того самого микропластика.
«Когда заканчивается срок службы, значительная часть ПЭТ-пластика оказывается в окружающей среде, где солнечный свет и механический износ действуют как наждачная бумага: они истирают его до нанопластика — своего рода сверхмелкой пыли, которая загрязняет наши почвы и источники воды», — добавляет Гальо-Кордова.
Всего один грамм этих магнитных наноцветков может захватить до 10 000 миллиграммов нанопластика, показатель, который, по словам самих учёных, ещё никогда не удавалось достичь.
Загрязнитель, который помогает очищать другие загрязнители
Работа не заканчивается на захвате. 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 нанопластик с помощью наших магнитных наночастиц, мы придаём ему ценность, превращая его в функциональные материалы, то есть превращаем загрязняющий отход в новое сырьё в рамках циркулярной экономики», — резюмирует исследователь. Иными словами, они используют сам отход, чтобы избавляться от другого вида загрязнения, давая вторую жизнь тому, что обычно отправляется на свалку.
Процесс практически не требует энергии, поскольку магнитный нагрев действует локально — непосредственно на поверхности наночастиц, без необходимости прогревать всю воду.
И он выдерживает нагрузку: после пяти циклов наноцветки сохраняли 88% своей очищающей способности и высвобождали в воду менее 0,82% содержащегося в них изначально железа, что подтверждает их стабильность, возможность многократного использования и безопасность. Команда ICMM-CSIC теперь нацеливается на передовые системы очистки воды как на следующий этап применения этой технологии.