Ученые из Красноярска разработали технологию, которая позволяет превращать опилки сибирской ели в биополимер для эффективной очистки воды от свинца, кадмия и меди. Галактоглюкоманнан – так называется материал – открывает перспективы создания новых безопасных фильтров и сорбентов.
Сибирская ель – распространенное в Красноярском крае дерево – в смешанном лесу
Результаты исследования, рассказали в КНЦ СО РАН, опубликовал журнал Antioxidants, который издается в Швейцарии.
Проблема загрязнения почв и водоемов тяжелыми металлами, такими как медь, железо, свинец, кадмий, является очень актуальной по мере развития промышленности.
Даже в малых концентрациях эти металлы очень токсичны, угрожая здоровью растений, животных и человека.
Сульфат меди, который использовался при проведении экспериментов
Для очистки воды ученые Красноярского научного центра – Института химии и химической технологии СО РАН – предложили использовать природный полимер. Галактоглюкоманнан содержится в отходах лесопиления: опилках сибирской ели Picea onbovata. Он связывает ионы тяжелых металлов, но в своей обычной форме делает это довольно слабо. А вот после химической обработки начинает активно поглощать токсичные ионы.
Опилки сибирской ели, которые содержат полезный полимер с труднопроизносимым названием «галактоглюкоманнан»
Сибирские исследователи применили для природного полимера ТЕМРО-катализируемое окисление.
«В результате окисления нейтральная основа исходного полисахарида переходит в отрицательно заряженное состояние, что влияет на его способность связывать ионы металлов», – поясняет Юрий Маляр, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.
Модифицированный галактоглюкоманнан лучше удерживает свинец, кадмий, медь и железо, чем другие сорбционные полимеры. И если создать композитные материалы, в которых окисленный полимер из опилок будет сочетаться с другими биоразлагающими веществами, это может привести к появлению нового поколения экологичных фильтров и адсорбентов.
«Новая форма галактоглюкоманнана может стать основой для создания экологически чистых фильтров, способных эффективно бороться с загрязнением природы тяжелыми металлами… Разработка может быть использована при создании новых адсобрцбионных материалов, таких как гидрогели и композитные пленки, найти применение в электродиализе и процессах обратного осмоса для удаления из воды тяжелых металлов», – отмечает Юрий Маляр.
Мало того, у измененного полимера отмечена более высокая антиоксидантная активность – и это означает перспективы его использования не только в экологии, но и в медицине, а также пищепроме.
Модифицированный биополимер может стать основой для фильтров нового поколения, а также использоваться в медицине и пищевой промышленности
В КНЦ отмечают, что исследование, поддержанное Российским научным фондом, может стать наряду с другими разработками частью проектов научно-производственного кампуса, который планируется создать в Красноярском крае.
Фото: Анастасия Тамаровская, ФИЦ КНЦ СО РАН; ДЕЛА