Ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) создали нанокомпозит на основе биоугля и металл-органического соединения. Полученный материал практически полностью очищает почву от тяжелых металлов. Об этом RT сообщили в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ). Исследование поддержано грантом фонда. Результаты опубликованы в журнале Environmental Science and Pollution Research.
Тяжелая промышленность, транспорт и использование химикатов в сельском хозяйстве способствуют загрязнению почвы свинцом и медью. Высокие концентрации этих тяжелых металлов приводят к снижению урожайности и накоплению токсичных веществ в растениях, что угрожает здоровью людей.
Для очистки аграрных территорий можно использовать биоуголь. Этот экологически чистый материал, как губка, впитывает токсичные соединения благодаря пористой структуре и вместе с тем улучшает качество почвы. Однако его поглощающая способность ограничена малой площадью поверхности частиц. Российские ученые придумали, как увеличить площадь поверхности биоугля, повысить пористость и помочь ему активнее удалять металлы. Для этого к его частицам добавили железосодержащий металл-органический каркас — высокопористый координационный полимер, состоящий из отдельных металлов или их кластеров, соединённых между собой органическими молекулами. Благодаря такой структуре эти вещества обладают самыми высокими впитывающими характеристиками среди пористых материалов.
Микрофотографии нанокомпозита. Источник: Vladimir Polyakov et al. / Environmental Science and Pollution Research, 2025
Нанокомпозит исследователи синтезировали в лаборатории из железного порошка и органической кислоты. Биоуголь они получили из пшеничной соломы, которая осталась после сбора урожая. Оба компонента смешали и выдержали 20 минут при 120 °С.
В результате металл-органический каркас в шесть раз увеличил площадь поверхности биоугля благодаря дополнительным порам. Свойства нанокомпозита ученые проверили, внеся его в загрязнённую почву с заранее известным количеством свинца и меди. Для сравнения эффективности использовали чистый биоуголь.
Испытания показали, что нанокомпозит удаляет из почвы до 99% тяжелых металлов даже при сильном загрязнении. При этом эффективность чистого угля, не модифицированного металл-органическими молекулами, не превышает 82%. Это существенная разница, учитывая, что тяжёлые металлы способны накапливаться в организме человека и разрушать его.
Как пояснили авторы работы, новый материал можно использовать при восстановлении сильно загрязненных тяжелыми металлами почв возле крупных металлургических заводов, автодорог и химических предприятий.
«Сорбент позволит не только восстанавливать загрязненные почвы, улучшая их свойства, но и предотвращать дальнейшее загрязнение. Это повысит плодородие земель, что важно для сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности. Кроме того, уменьшение концентрации тяжелых металлов в почвах снизит риски развития заболеваний и отравлений при употреблении продуктов питания, выращенных в регионах, подверженных загрязнению», — пояснил в комментарии RT инженер международной исследовательской лаборатории функциональных наноматериалов Южного федерального университета Владимир Поляков.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ.
