Международная группа ученых, в состав которой вошли специалисты из УрФУ, выяснила, что химически модифицированная кожура личи устраняет из сточных вод очень стойкий красный краситель. Исследователи разработали новый метод, с помощью которого можно экологично и дешево очистить сточные воды вблизи текстильных производств. Благодаря этому возможно предупредить развитие заболеваний у людей и спасти животных, рыб и птиц, которые взаимодействуют с окрашенной водой. Также это поможет сделать самые грязные реки мира чище: например, реку Бурингангу в Бангладеше, Ганг в Индии или Чинтарум в Индонезии.
Плоды личи / ©Getty images
Описание нового метода и результаты экспериментов опубликованы в Journal of Molecular Liquids. «Красные красители, выделяемые в различных отраслях промышленности, таких как текстильная, косметическая, кожевенная, пищевая и пластиковая, являются опасными загрязнителями окружающей среды. От 20 до 40 процентов стойких красителей остается в сточных водах и вызывает критическое увеличение ее кислотности, щелочности.
Ключевым фактором здесь является природа этих красителей. Они способствуют повышенному отложению солей кальция в органах, считаются высокотоксичными и представляют серьезную угрозу для человека, вызывая различные раковые заболевания и мутагенные явления на клеточном и молекулярном уровнях», — поясняет профессор кафедры органической и биомолекулярной химии УрФУ Григорий Зырянов.
Так, согласно данным научно-исследовательской корпорации Hort Innovation, объемы мирового производства личи составляют 1,8–2,55 миллионов тонн в год. Съедобная часть — это сочная мякоть. Кожура вместе с семенами обычно выбрасывается. Кожура составляет примерно 15 процентов веса плода, это 270–383 тысяч тонн от общего объема производства. На сегодня значительное количество отходов личи никак не утилизируют. Поскольку несъедобная часть плода может быть переработана для очистки сточных вод, мусора в виде корок станет меньше —– это настоящее безотходное производство.
В корках личи содержатся особые функциональные группы, которые способны к взаимодействию с частицами данного красителя, поясняют ученые. В основе метода — процесс адсорбции. Это примерно так же, как наэлектризованный воздушный шарик: если принести его в пыльную комнату, на нем сразу начнет собираться пыль. Так и кожура личи: с помощью веществ, которые в ней содержатся, и в сочетании с веществом, которое усиливает ее свойства, при погружении в сточные воды она собирает на себе частицы стойкого красного красителя.
По сравнению с другими способами очистки, этот новый метод гораздо эффективнее из-за низкого потребления энергии и минимальных эксплуатационных расходов всего процесса. Также модифицированная кожура практически полностью удаляет краситель, не образует опасных побочных продуктов и осадка. Кроме того, кожура личи крайне долговечна в эксплуатации: после пяти циклов регенерации преобразованный порошок сохраняет прежнюю эффективность адсорбции.
Для использования в качестве сорбента кожуру личи очистили, высушили и измельчили до порошкообразного состояния. После этого для модификации поверхности корок использовался хлорид глицидилтриметиламмония, который позволил ввести дополнительные рецепторные группы. Модифицированная таким образом кожура личи и проявила сорбционные свойства. В планах ученых продолжить исследования. Химики рассматривают и другие неиспользуемые ранее пищевые отходы в качестве сорбентов для очистки сточных вод от различных красителей.
Напомним, летом этого года Правительство России выделило УрФУ мегагрант на создание научной лаборатории. Группа ученых под руководством профессора, известного индийского ученого, ведущего специалиста в области применения зеленых методов для разработки фармацевтических продуктов Рану Бриндабан Чандра будет проводить исследования. Химики УрФУ с помощью новейших, зеленых, методов и биотрансформационных технологий займутся созданием биологически активных добавок, пищевых продуктов, препаратов для диагностики и лечения социально значимых заболеваний (рака), а также созданием противовирусных соединений.
