Виктор Дитрих 
Исследователи представили новую технологию фильтрации для очистных сооружений, в основе которой лежит переработка отходов микроводорослей. Из биомассы, остающейся после производства биотоплива, ученые получают биоуголь, который затем интегрируется в биоразлагаемые мембраны из ацетата целлюлозы. Полученный гибридный материал задерживает загрязняющие вещества и бактерии, предлагая экологичное решение для муниципальных систем водоподготовки.
Стандартные фильтры часто не справляются с природной органикой – сложной смесью продуктов распада растительного и животного происхождения. Эти соединения забивают системы очистки, снижают их эффективность и способствуют образованию вредных побочных продуктов в процессе дезинфекции. Традиционные мембраны склонны к быстрому засорению, что ведет к росту эксплуатационных расходов и сокращает срок службы оборудования.
Разработанные гибридные мембраны решают эту проблему за счет изменения химического состава поверхности. Специалисты модифицировали биоуголь из водорослей аминогруппами, повысив гидрофильность и пористость материала. Отрицательный поверхностный заряд мембраны усиливает электростатическое отталкивание органических молекул, предотвращая их накопление.
«Наша цель состояла в том, чтобы превратить отходы в ценный продукт, одновременно решая проблему загрязнения воды», – пояснил ведущий автор исследования. По его словам, интеграция функционализированного биоугля позволила добиться высокой эффективности фильтрации и повысить устойчивость к засорению.
Лабораторные тесты на реальных муниципальных сточных водах зафиксировали пропускную способность новой мембраны на уровне 169,1 литра на квадратный метр в час. Материал удалил 64,1% естественной органики. Для сравнения, обычные фильтры из ацетата целлюлозы в тех же условиях показывают меньшую скорость потока и задерживают лишь 31,1% органических веществ.
Помимо органики, гибридные мембраны продемонстрировали полное удаление бактерий, а также частичное улавливание питательных веществ и неорганических поллютантов, включая нитраты, фосфаты и сульфаты. После многократного использования и простой промывки коэффициент восстановления потока превысил 80%. Подобная долговечность является критическим фактором для внедрения технологии на реальных объектах.
Масштабное культивирование микроводорослей для нужд промышленности сопровождается образованием значительных объемов остаточной биомассы. Превращение этих биологических отходов в передовые материалы для очистки окружающей среды формирует замкнутый цикл использования ресурсов.
Проверка характеристик мембраны проводилась не на искусственных растворах, как в большинстве предыдущих тестов, а на настоящих коммунальных стоках. Ученые отмечают, что перед коммерческим внедрением технологии потребуется масштабировать производство и оценить работу фильтров в условиях действующих очистных станций.
