В условиях загрязнения окружающей среды микропластиком и нехватки питьевой воды поиск эффективных способов фильтрации и опреснения морской воды становится все более важной задачей. Новый аэрогель, изготовленный из яичного белка, полностью отвечает заявленным критериям.
Профессору Принстонского университета Крейгу Арнольду впервые пришла в голову эта идея на собрании факультета, когда он размышлял о составе хлеба в своем бутерброде. Он предположил, что внутренняя структура такого материала будет хорошо работать, если его включить в аэрогель для фильтрации воды, поэтому он попросил свою команду подготовить различные варианты с добавлением углерода.
Первоначально ни один из таких аэрогелей не передавал структуру хлеба должным образом, поэтому группа постепенно убирала ингредиенты, пока не остались только яичные белки и небольшое количество углерода. "Именно протеины, содержащиеся в яичном белке, позволили получить структуры, которые нам были нужны", - рассказывает Арнольд.
Как сообщается, нынешняя версия аэрогеля удаляет соль и частицы микропластика из морской воды с эффективностью 98% и 99% соответственно. Он изготавливается довольно просто - путем сублимационной сушки смеси яичного белка и углерода, и последующего нагревания до 900 градусов Цельсия в бескислородной среде. В результате получается материал структурой напоминающий хлебный мякиш. Он состоит из соединенных между собой нитей углеродного волокна и листов графена.
Утверждается, что такой аэрогель работает гораздо эффективнее, чем фильтры из активированного угля, к тому же, в отличие от систем обратного осмоса, не требует электричества. Для просачивания морской воды используются силы гравитации. О скорости фильтрации пока ничего не сообщается.
Следует отметить, что, хотя яйца достаточно дешевы и доступны, их применение в производстве аэрогеля потребует сокращения ресурсов, которые могут быть использованы в качестве продуктов питания. Впрочем, это не должно стать серьезной проблемой, поскольку позже выяснилось, что другие протеины, имеющиеся в продаже, работают так же эффективно.
В настоящее ученые работают над масштабированием производственного процесса. Есть надежда, что в конечном итоге аэрогель можно будет использовать не только для фильтрации воды, но и в таких областях, как накопление энергии, звуко- и теплоизоляция.
Результаты данного эксперимента изложены в статье, которая была недавно опубликована в издании Materials Today.
Источники: Princeton University, Journal New Atlas
1. (https://newatlas.com/good-thinking/egg-whites-water-filter-aerogel/)
2. (https://engineering.princeton.edu/news/2022/11/03/researchers-cook-new-way-remove-microplastics-water)