Новый гидрогель представляет собой инновационное средство борьбы с загрязнением воды микропластиком, решая важную проблему, связанную с здоровьем человека. Микропластик может проникать в наш организм через потребляемую нами воду, повышая риск возникновения различных заболеваний. Кроме того, микропластик представляет опасность для экосистемы, обнаруживаясь даже в удаленных уголках планеты, таких как полярные льды и глубины океанов, угрожая жизни множества видов, обитающих как в воде, так и на суше.
В рамках борьбы с этим видом загрязнения, ученые из Индийского Института науки разработали стойкий гидрогель для извлечения микропластика из воды. Этот материал обладает уникальной полимерной структурой, способной захватывать загрязнения и разлагать их под воздействием ультрафиолетового излучения. Соответствующие исследования были опубликованы в журнале Nanoscale.
Ранее ученые экспериментировали с использованием фильтрующих мембран для очистки воды от микропластика, однако эти мембраны часто засорялись мелкими частицами, что делало их неэффективными. Вместо этого исследователи из IISc под руководством профессора Сурьясарати Бозе пришли к выводу о целесообразности использования 3D гидрогелей.
Новый гидрогель, разработанный этой командой, состоит из трех различных полимерных слоев — хитозана, поливинилового спирта и полианилина, взаимодействующих между собой и формирующих архитектуру взаимопроникающей полимерной сети (IPN). Эта матрица содержит нанокластеры материала, известного как купероксометаллат-заменитель меди (Cu-POM). Эти нанокластеры являются катализаторами, способными использовать ультрафиолетовое излучение для разложения микропластика. Сочетание полимеров и нанокластеров привело к созданию прочного гидрогеля, способного эффективно адсорбировать и разлагать большое количество микропластика, который, в основном, представляет собой продукт неполного разложения бытовых пластиков и волокон.
Для имитации микропластика в лабораторных условиях команда измельчила крышки пищевых контейнеров и другие пластиковые изделия повседневного использования для создания двух наиболее распространенных видов микропластика — поливинилхлорида и полипропилена.
Для того чтобы отследить эффективность гидрогеля, ученые добавили флуоресцентный краситель к микропластику, чтобы определить количество гидрогеля, который адсорбировался и разлагался в различных условиях. Исследование показало, что гидрогель демонстрирует высокую эффективность, способен удалять около 95% двух различных типов микропластика из воды с близким к нейтральному уровню pH (~6,5).
Далее ученые планируют совместно с коллегами работать над разработкой устройства, которое можно будет масштабировать для очистки микропластика из различных водных источников.