Биоугли из растительных отходов смогли захватить тяжелые металлы из почвы

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.