Сегодня в список наиболее опасных для здоровья металлов-токсикантов входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк, хром и радиоактивные элементы. Например, радиоцезий – один из самых вредных изотопов. Период его полураспада — более 30 лет. Поэтому уровень радиации после аварий на атомных станциях сохраняется надолго.
Ученые ПНИПУ создали новый биосорбент из водорослей для изготовления лекарств
Жить в современном мире довольно опасно, учитывая экологическую обстановку. Токсиканты, находящиеся в почве, воде и воздухе, попадают в наш организм каждый день и негативно влияют на здоровье. Но есть и хорошая новость: некоторые растения способны эффективно поглощать радиоактивные элементы, а значит на их основе можно разрабатывать природные сорбенты. Ученые Пермского Политеха успешно использовали для этой цели бурые водоросли. Полученный на их основе очищающий материал сможет применяться как для очистки вод, так и для изготовления ряда лекарственных препаратов.
Freepik
По прогнозам ученых, биосорбент из бурых водорослей позволит извлекать тяжелые металлы и радионуклиды из организма человека и животных.
Науке уже известные различные виды неорганических сорбентов для очистки вод от радионуклидов и тяжелых металлов. Гораздо интереснее, что аналогичная способность поглощать опасные вещества имеют некоторые растения и низшие морские животные. В будущем они могут использоваться для создания более полезного для окружающей среды очищающего материала.
Способностью поглощать опасные вещества обладают некоторые растения, что позволяет использовать их для создания более эффективного сорбента.
Команда молодых исследователей из Пермского Политеха попыталась изготовить экологически чистый биосорбент из бурых водорослей и выяснила, что они вполне пригодны для этой задачи. Морские водоросли содержат множество активных групп, способных связывать ионы металлов, тем самым очищая среду от радиоактивных элементов.
Ученые изучили химический состав и сорбционную емкость трех видов водорослей рода Cystoseira из Черного моря - Cystoseira crinita, Cystoseira erica и Cystosеira barbata. Последующая оценка показала, что наилучшей способностью поглощать ионы цезия в статических и динамических условиях обладают водоросли вида barbata. Происходит это за счет их особой структуры: морские водоросли содержат поры, размеры которых соотносимы с размерами ионов цезия.
Водоросли Cystoseira — это многолетние организмы, растущие на каменистых грунтах Черного и Азовского морей на глубине 0,5-20 метров.
«В ходе эксперимента в ионообменную колонку, заполненную сорбентом, мы пропускали раствор нитрата цезия. На выходе из колонки раствор анализировали на содержание металла. В результате, только в случае использования морских водорослей вида Cystosеira barbata происходило максимальное поглощение ионов цезия. Значение адсорбции более чем в 1,5 раза превышало значение адсорбционной емкости вида Cystoseira crinita», – рассказывает студентка кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Екатерина Сбитнева
Изучение селективности (избирательности) водорослей по отношению к ионам цезия в растворах необходимо, так как радиоактивные водные растворы с его содержанием имеют сложный состав – в них большое количество ионов натрия и калия.
«При изучении влияния конкурирующих ионов мы установили, что их наличие препятствует сорбции ионов цезия. При концентрации натрия в растворе выше концентрации цезия в 100 раз, степень его извлечения падает от 1,4 до 3,3 раза на различных типах биосорбента. В присутствии калия показатели падают еще больше, но все же наибольшей селективностью обладает биосорбент на основе водорослей вида Cystosеira barbata», – объясняет кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Лариса Пан.
Бурые водоросли содержат активные группы органических соединений, которые поглощают из раствора одно- и двухвалентные металлы. Применять это свойство возможно для сорбентов, используемых при комплексной очистке вод, загрязненных тяжелыми металлами и радионуклидами.
Политехники считают открытие перспективным. Бурые водоросли — это нетоксичное, недорогое и доступное сырье для получения экологически чистых сорбентов, которые можно также применять в качестве лекарственных препаратов для извлечения тяжелых металлов и радионуклидов из организма человека и животных.