Исследование, проведенное в Институте науки и технологий Государственного университета Сан-Паулу, показало, что Moringa oleifera, растение моринга, также известное как белая акация, обладает способностью извлекать микропластик из воды. Исследование было опубликована в журнале ACS Omega, издаваемом Американским химическим обществом.
Моринга произрастает в Индии и успешно адаптировалась к условиям разных тропических регионов. Она находит применение в различных областях, включая питание: листья и семена, обладающие высокой питательной ценностью, употребляют в пищу. В течение нескольких лет ученые исследуют потенциал использования семян моринги для очистки водных ресурсов.
«Мы продемонстрировали, что экстракт из семян, содержащий соль, обладает свойствами, аналогичными сульфату алюминия, применяемому на очистных сооружениях для коагуляции воды с микропластиком. В условиях повышенной щелочности его эффективность превосходит эффективность химического коагулянта», – отмечает Габриэль Батиста, первый автор научной работы.
«По словам Рейса, пока что единственным замеченным недостатком сульфата алюминия является рост концентрации растворимых органических соединений, удаление которых способно увеличить стоимость обработки. Тем не менее, в небольших масштабах, таких как сельские районы и небольшие поселения, этот метод может оказаться рентабельным и действенным.
Целью исследования стала очистка воды с использованием поточной фильтрации. В рамках этой технологии происходит коагуляция, которая дестабилизирует частицы, после чего вода проходит через песчаный фильтр. Данный способ эффективен для воды с небольшой мутностью, то есть достаточно прозрачной, и не предполагает необходимости проведения обширной предварительной обработки.
Коагуляция требуется для удаления загрязнений, поскольку микропластик и другие загрязнители обладают отрицательным электрическим зарядом, из-за чего они отталкиваются друг от друга и от песчаных фильтров, используемых в системах водоочистки. Коагулянты, например, экстракт семян моринги (который можно получить самостоятельно) или сульфат алюминия, нейтрализуют этот заряд, способствуя образованию комков загрязнений, которые затем легко удаляются фильтрацией.
В предыдущем исследовании группа ученых продемонстрировала эффективность использования семян моринги для коагуляции в полном цикле очистки воды, который также включает флокуляцию, осаждение и фильтрацию.
Для оценки результативности способа очистки воды, ученые провели исследование, используя водопроводную воду, в которую был добавлен поливинилхлорид (ПВХ). В качестве загрязнителя был выбран микропластик, поскольку ПВХ является одним из наиболее вредных для здоровья человека видов пластика, что подтверждено его мутагенными и канцерогенными свойствами. Кроме того, ПВХ нередко обнаруживается в поверхностных водах и в воде, прошедшей обычную очистку.
Чтобы воспроизвести характеристики микропластика, образовавшегося в результате естественного старения, исследователи ускорили процесс старения поливинилхлорида (ПВХ) с помощью ультрафиолетового излучения.
Вода, содержащая микропластик, подверглась коагуляции и фильтрации в Jar Test — приборе, в компактном виде имитирующем методы водоочистки. После этого полученные данные сопоставили с результатами аналогичных испытаний, выполненных на воде, прошедшей обработку сульфатом алюминия — веществом, применяемым при стандартных способах очистки.
Количество частиц микропластика определяли до и после обработки с использованием сканирующей электронной микроскопии. Для измерения размеров хлопьевидных частиц, возникших в результате различных методов обработки, применяли высокоскоростную камеру и лазер. Заметных изменений в эффективности удаления частиц выявлено не было.
В настоящее время исследователи проводят испытания экстракта из семян моринги, применяя для этого воду, забираемую прямо из реки Параиба-ду-Сул, обеспечивающей город Сан-Жозе-дус-Кампус водой. Предварительные результаты экспериментов свидетельствуют о том, что данный продукт способен эффективно очищать воду природного происхождения.
«Специалисты в области здравоохранения все больше обеспокоены применением коагулянтов на основе алюминия и железа, так как они не разлагаются естественным путем, сохраняют токсические свойства и способны провоцировать развитие болезней. В связи с этим возрастает потребность в экологически безопасных заменителях, как отмечает Рейс.
[Фото: Adriano Reis/ICT-UNESP]