- Источник:
- Getty Images
Ржавчина в воде — обычно признак ее загрязнения, но в исследовании немецких ученых из Эрлангенского университета им. Фридриха-Александра в Нюрнберге это теперь, наоборот, признак того, что вода станет чище. Специалисты разработали «умную ржавчину» — наночастицы оксида железа, которые, находясь в воде, притягивают загрязняющие вещества, а затем легко удаляется вместе с ними магнитом. Эксперименты уже подтвердили способность этой ржавчины собирать из воды нефть, пестициды, микропластик и гормоны эстрогена, опасные для экосистемы. Изобретение на ежегодном собрании Американского химического общества.
Команда университета много лет работала над созданием наиболее безопасного (экологичного и нетоксичного), дешевого и пригодного для многоразового использования способа очистки воды. В итоге химики остановились на использовании наночастиц оксида железа в суперпарамагнитной форме: то есть к магнитам они притягиваются, а друг к другу нет — не слипаются между собой. Чтобы они реагировали с частицами разных загрязнений в воде, ученые придумали особый метод: прикреплять к наносферам частиц молекулы фосфоросодержащего органического соединения — фосфоновой кислоты.
«После того как мы наносим слой молекул на ядра оксида железа, они выглядят как волоски, торчащие из поверхности этих частиц. Затем, изменяя то, что связано с другой стороной фосфоновых кислот, мы можем настраивать свойства поверхности наночастиц для сильной адсорбции различных типов загрязняющих веществ».
Ученые уже продемонстрировали применение «умной ржавчины» для многих видов основных загрязнений воды. Так, этим способом была «выловлена» сырая нефть из вод, взятых в Средиземном море, а пруд рядом с университетом удалось очистить от гербицида глифосата, которым борются с сорняками. В лаборатории в пробы воды специально добавляли микро- и нанопластик, показав, что «умная ржавчина» может удалять и его.
Новой целью команды стали более сложные для очистки вещества — гормоны. В основном они попадают в сточные воды, а затем и в водоемы, из отходов жизнедеятельности человека и домашних животных. Одни из таких микроэлементов — эстрогены, их в окружающей среде намного меньше, чем других загрязнений, поэтому их сложнее «поймать» и удалить.
Но, по словам экспертов, даже небольшое их количество сильно влияет на метаболизм и размножение некоторых растений и животных. А долгосрочное воздействие на здоровье человека вообще пока не изучено. Немецкие ученые сумели модифицировать «умную ржавчину» так, чтобы она притягивала самый распространенный эстроген — эстрадиол и еще четыре производных со схожей молекулярной структурой.
Специалисты рассказали, что использовали две основные характеристики этих молекул — объемное стероидное тело и наличие небольшого отрицательного заряда. Наночастицы оксида железа покрыли двумя типами соединений (удлиненных и с положительным зарядом), таким образом создав миллиарды «карманов» для втягивания и удержания эстрадиола. Высокотехнологичные методы исследования подтвердили существование этих невидимых «карманов» и эффективность очистки лабораторной воды от гормонов.
Авторы собираются проводить дополнительные исследования, чтобы подтвердить полученные данные на реальных образцах воды. И выяснить, сколько раз частицы «умной ржавчины» могут быть использованы повторно, чтобы максимально удешевить этот способ очистки.
