В работе, опубликованной в журнале Environmental Science & Technology, группа инженеров из Школы инженерии Маккелви при Вашингтонском университете представила инновационный метод очистки сточных вод. Избыточное содержание питательных веществ, таких как аммоний и фосфат, часто приводит к вредоносному цветению водорослей. Это явление способно наносить серьезный вред экосистемам и экономике, вызывая массовую гибель рыбы и ухудшение качества воды. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США, ежегодные убытки от такого цветения в прибрежных водах страны достигают десятков миллионов долларов.
Для решения этой проблемы ученые создали композиты из минерального гидрогеля — материала, который способен впитывать и удерживать жидкости, похожий на тот, что используется в одноразовых подгузниках. В гидрогель были встроены наноразмерные семена струвита — минерала, состоящего из магния, аммония и фосфата — и фосфата кальция. Они помогают эффективно связывать и удалять избыточные аммоний и фосфат из воды. Благодаря этому концентрация аммиака и фосфата в сточных водах снижалась до 60% и 91% соответственно, что значительно уменьшает риск цветения водорослей и выделения токсинов.
Метод основан на явлении зародышеобразования — процессе формирования твердых частиц из раствора, похожем на кристаллизацию сахара на нитке при приготовлении леденцов. Наночастицы в гидрогеле служат «затравками» для захвата вредных веществ, увеличивая объем гидрогеля и очищая воду. Такой подход решает сразу несколько проблем: традиционные методы плохо справляются с одновременным удалением аммония и фосфата, а эффективность их часто снижается в сложных условиях сточных вод.
Команда уже успешно протестировала технологию на 20 литрах жидкости и сейчас работает над масштабированием процесса до 200 литров. Профессор Young-Shin Jun отмечает, что их разработка позволяет не только уменьшить загрязнение, но и повторно использовать извлеченные питательные вещества в сельском хозяйстве и биопереработке. Это не просто очистка, а превращение отходов в ценный ресурс.
Новое решение инженеров обещает справляться с цветением водорослей еще до того, как оно начнет наносить ущерб. А вот в другом случае экосистемные изменения уже идут полным ходом — ранее Наука Mail рассказала, как фитопланктон в Северной Атлантике ежегодно сокращается на 2%.