Российские учёные из Южного федерального университета создали новый нанокомпозит, объединив биоуголь и металл-органические молекулы. Инновационный материал очищает почву от тяжёлых металлов на 99%. Применение разработки поможет исправить экологическую ситуацию в регионах с тяжёлой промышленностью, а также повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Учёные из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) создали нанокомпозит на основе биоугля и металл-органического соединения. Полученный материал практически полностью очищает почву от тяжёлых металлов. Об этом RT сообщили в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ). Исследование поддержано грантом фонда. Результаты опубликованы в журнале Environmental Science and Pollution Research.
Тяжёлая промышленность, транспорт и использование химикатов в сельском хозяйстве способствуют загрязнению почвы свинцом и медью. Высокие концентрации этих тяжёлых металлов приводят к снижению урожайности и накоплению токсичных веществ в растениях, что угрожает здоровью людей.
Для очистки аграрных территорий можно использовать биоуголь. Этот экологически чистый материал, как губка, впитывает токсичные соединения благодаря пористой структуре и вместе с тем улучшает качество почвы. Однако его поглощающая способность ограничена малой площадью поверхности частиц.
Российские учёные придумали, как увеличить площадь поверхности биоугля, повысить пористость и помочь ему активнее удалять металлы. Для этого к его частицам добавили железосодержащий металл-органический каркас — высокопористый координационный полимер, состоящий из отдельных металлов или их кластеров, соединённых между собой органическими молекулами.
Благодаря такой структуре эти вещества обладают самыми высокими впитывающими характеристиками среди пористых материалов.Нанокомпозит исследователи синтезировали в лаборатории из железного порошка и органической кислоты. Биоуголь они получили из пшеничной соломы, которая осталась после сбора урожая. Оба компонента смешали и выдержали 20 минут при 120 °С.
В результате металл-органический каркас в шесть раз увеличил площадь поверхности биоугля благодаря дополнительным порам. Свойства нанокомпозита учёные проверили, внеся его в загрязнённую почву с заранее известным количеством свинца и меди. Для сравнения эффективности использовали чистый биоуголь.
Испытания показали, что нанокомпозит удаляет из почвы до 99% тяжёлых металлов даже при сильном загрязнении. При этом эффективность чистого угля, не модифицированного металл-органическими молекулами, не превышает 82%. Это существенная разница, учитывая, что тяжёлые металлы способны накапливаться в организме человека и разрушать его.
Как пояснили авторы работы, новый материал можно использовать при восстановлении сильно загрязнённых тяжёлыми металлами почв возле крупных металлургических заводов, автодорог и химических предприятий.
«Сорбент позволит не только восстанавливать загрязнённые почвы, улучшая их свойства, но и предотвращать дальнейшее загрязнение. Это повысит плодородие земель, что важно для сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности. Кроме того, уменьшение концентрации тяжёлых металлов в почвах снизит риски развития заболеваний и отравлений при употреблении продуктов питания, выращенных в регионах, подверженных загрязнению», — пояснил в комментарии RT инженер международной исследовательской лаборатории функциональных наноматериалов Южного федерального университета Владимир Поляков.
Свежие комментарии