Недорогой метод удаляет микро- и нанопластик из воды
Исследователи из Университета Сан-Паулу (USP) в Бразилии разработали новое нанотехнологическое решение для удаления микро- и нанопластика из воды. Их исследование опубликовано в журнале Micron.
Микропластик определяется как фрагменты размером до 1 миллиметра. Нанопластик в тысячу раз меньше и представляет собой более скрытую угрозу, поскольку может проходить через ключевые биологические барьеры и достигать жизненно важных органов.
«Наночастицы не видны невооруженным глазом и не обнаруживаются с помощью обычных микроскопов, поэтому их очень сложно идентифицировать и удалить из систем очистки воды», — сказал профессор Института химии (IQ-USP) и последний автор статьи в Micron Хенрике Эйзи Тома.
Процедура, разработанная в USP, использует магнитные наночастицы, функционализированные полидофамином — полимером, полученным из нейромедиатора дофамина. Эти наночастицы могут связываться с частицами пластика, а затем объединенные частицы удаляются из воды с помощью магнитного поля.
«Полидофамин — это вещество, которое имитирует адгезивные свойства мидий. Он прочно прилипает к фрагментам пластика в воде и позволяет магнитным наночастицам захватывать их», — пояснил Тома.
Процесс уже доказал свою эффективность для удаления микро- и нанопластика из воды. Однако исследовательская группа также стремится разлагать пластик с помощью специфических ферментов, таких как липаза, которая может расщеплять полиэтилентерефталат (PET) на его основные компоненты.
«Наша цель — не просто удалить пластик из воды, но и внести вклад в его переработку устойчивым образом», — сказал Тома.
PET — это сырье для пластиковых бутылок и других изделий. Его разложение приводит к образованию токсичных терефталевой кислоты (C6H4(COOH)2) и этиленгликоля (C2H4(OH)2).
«Липаза расщепляет PET на эти исходные мономерные формы, которые можно повторно использовать для синтеза новых PET», — отметил он.
В исследовании магнитные наночастицы оксида железа(II, III) (Fe3O4) были синтезированы методом соосаждения, затем покрыты полидофамином (PDA) с образованием Fe3O4@PDA. На этот субстрат была иммобилизована липаза. Для мониторинга захвата и деградации пластика в реальном времени использовалась гиперспектральная рамановская микроскопия.
Сложная проблема
Термин «пластики» охватывает широкий спектр синтетических или полусинтетических полимеров. Поиск альтернатив, таких как биопластики, ведется активно.
«Но прежде чем они полностью разложатся, биопластики также фрагментируются и образуют микро- или нанопластик. Будучи биосовместимыми, они могут взаимодействовать с нашими организмами более прямо и запускать биологические реакции», — предупредил Тома.
Еще одна тревожная информация от Тома заключается в том, что бутилированная минеральная вода может быть даже более загрязнена биопластиком, чем очищенная питьевая вода из-под крана.
«Очищенная питьевая вода проходит такие процессы, как фильтрация, коагуляция и флотация. Минеральная вода не обрабатывается таким образом, так как это разрушило бы её свойства. Если среда, из которой она собирается, загрязнена биопластиками, эти частицы попадут к потребителю», — объяснил он.
Нанотехнология, представленная Тома и его коллегами, предлагает перспективное решение проблемы, полные масштабы которой только начинают понимать.