«Губка» для свинца и меди: российские учёные создали сорбент, очищающий почву от тяжёлых металлов

Российские материаловеды нашли способ кардинально повысить эффективность биоугля при очистке почв, добавив к нему металл-органические каркасы. Полученный нанокомпозит удаляет до 99% токсичных тяжелых металлов, что открывает путь к восстановлению плодородия земель в промышленных регионах и снижению рисков для здоровья населения. Разработка ученых Южного федерального университета может стать технологическим ответом на проблему накопления свинца и меди в агрокультурах.

Как наночастицы «перепрограммировали» биоуголь

Исходная технология использования биоугля для ремедиации почв известна давно. Его пористая структура работает как губка, впитывая токсины. Однако, как поясняют исследователи, главный недостаток этого метода — ограниченная площадь поверхности частиц, что снижает максимальный объем поглощения. Ростовские ученые предложили решение, модифицировав биоуголь железосодержащим металл-органическим каркасом. Это координационный полимер, обладающий рекордными впитывающими характеристиками среди пористых материалов. В ходе синтеза из железного порошка и органической кислоты нанокомпозит выдерживали 20 минут при 120°C. Ключевой результат: площадь поверхности биоугля увеличилась в шесть раз за счет создания дополнительных пор.

Цифры, которые меняют подход к очистке

Лабораторные испытания на образцах почвы с известной концентрацией свинца и меди показали, что новый сорбент удаляет до 99% тяжелых металлов. Для сравнения: эффективность чистого биоугля в тех же условиях не превысила 82%. Разница в 17 процентных пунктов является критической, учитывая способность свинца и меди накапливаться в организме человека и провоцировать хронические заболевания. В качестве сырья для биоугля использовалась пшеничная солома — отходы сельхозпроизводства. Это делает технологию не только эффективной, но и экономически доступной для регионов с развитым агропромышленным комплексом.

Промышленный потенциал и сценарии применения

Разработчики подчеркивают, что сорбент ориентирован на точечную рекультивацию наиболее проблемных зон. В первую очередь речь идет о территориях вблизи металлургических комбинатов, крупных автомагистралей и химических предприятий, где концентрация токсикантов в грунте превышает предельно допустимые нормы. «Сорбент позволит не только восстанавливать загрязнённые почвы, улучшая их свойства, но и предотвращать дальнейшее загрязнение. Это повысит плодородие земель, что важно для сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности», — отметил инженер лаборатории функциональных наноматериалов ЮФУ Владимир Поляков. Проблема накопления тяжелых металлов в почве приобрела системный характер из-за промышленных выбросов и неконтролируемого использования агрохимикатов. Высокие концентрации свинца и меди приводят к угнетению растений и накоплению токсинов в урожае. Ранее основным методом борьбы была дорогостоящая замена верхнего слоя грунта. Новая разработка предлагает менее затратный и более технологичный путь, не требующий масштабных земляных работ. Внедрение таких сорбентов в практику может снизить риски развития заболеваний, связанных с отравлением продуктами питания, выращенными в промышленных зонах, и одновременно повысить урожайность сельскохозяйственных культур на восстановленных участках.