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.

New research shows that egg whites can be transformed into a material capable of filtering water. Photo by Nathan Dumlao

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.

На снимке под микроскопом видно, как аэрогель из яичного белка представляет собой графеновые листы, натянутые на сети углеродных волокон. Shaharyar Wani

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)