16 February 2023, 22:00 Анна Солдатенко

Биоугли из растительных отходов смогли захватить тяжелые металлы из почвы

Биоугли из растительных отходов смогли захватить тяжелые металлы из почвы
СЭМ-изображения и трехмерные модели биоуглей из древесины, подсолнечника и рисы (слева направо)

Развитие промышленности и рост населения привели к тому, что увеличивается и загрязнение окружающей среды, в том числе тяжелыми металлами. Некоторые из этих элементов в малых количествах нужны для живых клеток, а другие токсичны, особенно при накапливании в организме. Так или иначе тяжелые металлы оказываются в почве, отравляя ее и делая непригодной для сельского хозяйства. Даже если поля не сильно поражены, сами растения могут поглощать загрязнители, и значит, их нельзя использовать в пищу.

Одна из проблем тяжелых металлов заключается в том, что они могут долгое время находиться в почве, поскольку организмы не способны обезвредить их — только аккумулировать и после своей гибели выделить обратно в среду. Чтобы понизить биодоступность и подвижность элементов, их можно «запереть» внутри различных сорбентов. Последними могут быть так называемые биоугли — искусственные пористые материалы, получаемые при сжигании городских, промышленных, сельскохозяйственных, пищевых отходов.

Поскольку происхождение биоуглей влияет на их свойства, исследователи ЮФУ и ЮНЦ РАН вместе с китайскими коллегами решили выяснить, насколько будут эффективны сорбенты на основе древесины, рисовой и подсолнечной шелухи в удалении тяжелых металлов из почвы. Чтобы их получить, авторы применили собственный метод ступенчатого пиролиза, который предполагал изменение температуры, чтобы эффективнее удалить из сырья летучие вещества и сделать продукты более пористыми, а значит, и более «вместительными». Затем были изучены свойства образцов.

Биоугли оказались способны к сорбции свинца, меди и цинка (во всех случаях удалось избавиться от 77% при начальной концентрации тяжелых металлов до 1 мМ), наилучший результат отмечен для первого элемента — до 95%. При этом материал из древесного угля оказался самым эффективным из-за более высокой удельной поверхности и большего количества ароматических функциональных групп. Вместе с тем можно улучшить характеристики и двух других сорбентов, если их химически модифицировать.

Таким образом, авторы показали не только эффективность подхода к обезвреживанию загрязненных почв, но и предложили способ получения высокопористых биоуглей. Вместе с тем остается вопрос о том, что будет с такими почвами в дальнейшем, в частности, как долго сорбент сможет удерживать тяжелые металлы внутри. Найти ответ предстоит в новых экспериментах.

News article publications

Read also

Радиация сделала древесину более подходящей для изготовления бумаги
Лигнин в древесине деревьев, выросших на территориях с радиоактивным загрязнением, содержит меньше трудно разрушаемых связей, а значит, его проще извлечь при химической обработке. В результате такая древесина лучше подходит для изготовления бумаги — конечно, если в ней будет нормальный уровень радиации
Ecology
Materials Science
Plant physiology
Radiology
18 April 2023
Ученые выяснили, как природные экосистемы адаптируются к загрязнению керосином
Полученные результаты могут быть использованы для оценки загрязнения окружающей среды и экологического ущерба в случае аварий, сопряженных с разливом нефтепродуктов
Ecology
Soil science
7 April 2023
Полям Тамбовской области может грозить летняя засуха
Промерзший грунт и быстрое снеготаяние не дают почве накопить необходимую влагу — выяснили почвоведы
Ecology
Hydrogeology
Soil science
3 April 2023
Нитрид бора поможет очистить сточные воды от антибиотиков
Материал удаляет 100% препаратов за 7–14 дней и при этом дешев и может использоваться многократно
Ecology
Materials Science
28 December 2022
Графеновые квантовые точки и золото оказались эффективны в очистке воды
Пористые металл-графеновые композиты смогли очистить воду от ртути, а также обладали люминесценцией, необходимой для отслеживания сорбента с поглощенным загрязнителем
Composites
Ecology
Materials Science
Nanotechnology
23 November 2022
Создан новый сорбент для очистки сточных вод от антибиотиков
В его основе — наночастицы нитрида бора, которые можно использовать многократно. Они уже превзошли по эффективности многие другие сорбенты
"Green" technologies
Ecology
Inorganic chemistry
Materials Science
21 October 2022