Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты — Naked Science
Сибирское отделение РАН

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты

Сотрудники Института твердого тела и механохимии СО РАН разрабатывают технологии, которые позволят снизить стоимость применения в земледелии гуматов, помогут сделать город менее пыльным и уберечь почву и воды от вредных отходов.

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты
Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты

Выделять гуматы (соли гуминовых кислот, основа гумуса — органического вещества почвы, содержащего питательные вещества, необходимые высшим растениям) из угля придумали очень давно, лет 150 назад. С тех пор технологии сильно не изменились: берется уголь, заливается раствором щелочи, выделяется соль гуминовых кислот, получившийся раствор нейтрализуется кислотой, гуматы осаждаются, и в результате получается животворящая часть земли, которая потом используется в земледелии.


«В этом процессе есть несколько стадий. Они вроде бы с технологической точки зрения простые, но, когда мы начинаем считать экономическую целесообразность, все сразу летит под откос, потому что получаются огромные объемы растворов, которые нужно утилизировать, расход реагентов просто колоссальный, — рассказывает и. о. заведующего лабораторией химии твердого тела ИХТТМ СО РАН кандидат химических наук Игорь Ломовский. — Мы предложили подход, позволяющий гуминовым кислотам прореагировать со щелочью в твердой фазе. В мельнице-активаторе — разработке нашего института — в специальных механохимических реакторах осуществляется реакция нейтрализации гуминовых кислот со щелочами. На выходе мы имеем продукт, который дальше уже можно растворять и получать высококачественный экстракт либо, если уголь был хорош, сразу использовать как сорбент или удобрение. Благодаря тому, что мы ушли от жидкости на стадии получения солей, щелочи в процессе требуется в пять раз меньше, как и кислоты для нейтрализации. А это во много раз уменьшает стоимость конечного продукта. То есть он наконец становится коммерчески выгодным».


Производство таких сорбентов может быть интересно угольным компаниям, добывающим сырье не самого хорошего качества и имеющим мало потребителей. Если делать из этого угля сорбенты — продукты высокого передела, — их уже можно продавать и в европейскую часть России, и даже, возможно, за границу.

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты


Сорбенты, над которыми работают в ИХТТМ СО РАН, полезны не только для земледелия, но и для экологии. Например, два года назад ученые проводили исследования на отрезке Каменской магистрали в Новосибирске. Посреди трассы есть разделительная полоса, задача которой в том числе — принимать на себя большую часть пыли, чтобы та не распространялась по улицам города. Помогает в этом трава. Проблема в том, что, поскольку содержание тяжелых металлов там превышает все допустимые нормы, трава на этой разделительной полосе практически не растет. В результате пыль с трассы оседает на близлежащих улицах, в помещениях и вдыхается нами.


«Чтобы этого не происходило, надо заставить траву расти, для чего нужно добавить туда сорбенты, которые утянут на себя тяжелые металлы и не дадут им вредить росту растений. Мы показали: благодаря нашим сорбентам в два раза увеличивается высота травы, что, в свою очередь, почти в десять раз увеличивает количество задерживаемой пыли», — говорит ученый.


В ИХХТМ СО РАН гуминовые сорбенты не только выделяют, но и модифицируют. «Мы их окисляем с помощью специальных реагентов, делаем чуть меньше по размеру, за счет чего у них увеличивается растворимость, сорбционная активность по тем же тяжелым металлам становится гораздо выше», — отмечает Игорь Ломовский.


Сейчас исследователи работают над соединением гуматов с частицами-носителями: из растительного сырья, песка или глины. В результате получаются универсальные сорбенты, которые можно применять в самых различных сферах, например для очистки воды. Они уже испытывались на плавбазе Института неорганической химии имени А. В. Николаева СО РАН на Обском водохранилище. Там устанавливались мезокосмы — полиэтиленовые трубы, которые полностью «вырезали» участок воды со всей биотой, затем исследовалось, как оттуда выводится тот или иной загрязнитель. Сорбенты ИХТТМ СО РАН показали себя как очень эффективные очистители.


Другая сфера применения — накопительные озера крупных производств. Воду с отходами напрямую в речку сливать нельзя, ее надо сначала почистить, поэтому она накапливается в вырытом резервуаре. К этому резервуару особые требования: у него должны быть гидроизолированные стенки, а за ними — слой сорбента, задача которого в случае протечек озера не дать вредным веществам уйти в почву и попасть в подземные и другие естественные воды. Необходимо, чтобы этот сорбент мог лежать в земле на протяжении 20 лет и при этом сохранял свои свойства. Большинство синтетических абсорбентов так не могут — они либо слеживаются, либо окисляются, — а гуминовые абсорбенты с задачей справляются.


«К удивлению, нашими разработками сейчас интересуются свинокомплексы. У них есть проблема: свиньям, как и людям, для того, чтобы хорошо расти, нужны макро- и микроэлементы. Однако усвояемость у этих веществ низкая. Если на тонну корма заложить десять граммов, один усвоится, а девять с отходами уйдут в сливы, в результате чего сточные воды содержат достаточно много тяжелых металлов, из-за чего стоки необходимо накапливать и очищать, прежде чем сливать. Идея применять для такой очистки сорбенты не нова, но чтобы это было экономически выгодно, они должны быть категорически дешевыми. Сорбенты, произведенные из угля механохимическим способом, соответствуют этому критерию», — подытожил Игорь Ломовский.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сибирское отделение Российской академии наук — крупнейшее региональное отделение РАН, которое обеспечивает научно-методическое руководство над деятельностью ряда организаций РАН, расположенных в Сибири.
Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

2 часа назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 15:39
5 минут
Илья Ведмеденко

Специалистам «Роскосмоса» удалось запустить основные двигатели нового модуля «Наука». Ранее сообщалось о технических неполадках, возникших после старта.

Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

2 часа назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: