«Ошеломляющая» инновация: пластиковые пакеты превратились в светящиеся датчики безопасности питьевой воды

Пластиковый пакет, выброшенный после похода в магазин за продуктами, однажды может помочь обнаружить токсичные металлы в питьевой воде. 

Ученые из Индонезии представили «поразительный прорыв», который превращает пластиковые отходы в светящиеся наноматериалы, способные обнаруживать вредные вещества в воде. 

Работа, возглавляемая доктором Индрианой Картини с химического факультета Университета Гаджа Мада в Джокьякарте, демонстрирует, как повседневные отходы можно переработать в технологии, спасающие жизни.

Это исследование меняет наше отношение к пластиковому загрязнению. Вместо того, чтобы быть проблемой, засоряющей океаны и свалки, пластик может стать сырьем для создания инструментов, защищающих здоровье человека.

От пластиковых отходов к инновациям

Мир сталкивается с непрекращающимся пластиковым кризисом. Миллионы тонн пакетов, бутылок и обёрток ежегодно попадают в окружающую среду, не разлагаясь веками. Традиционные методы переработки не справляются с этой задачей, и значительная часть этих отходов продолжает накапливаться.

Индонезийская исследовательская группа выбрала другой подход. Вместо того, чтобы перерабатывать пластик в материалы более низкого качества, они превратили его в ресурс для передовых технологий. Сосредоточившись на апсайклинге, они разработали процесс, в котором выброшенные полиэтиленовые пакеты превращаются в наноматериалы с новыми мощными свойствами.

«Это сочетание устойчивого развития и интеллектуальной науки», — пояснил Картини в пресс-релизе. «Мы не просто сокращаем количество пластиковых отходов — мы превращаем их в инструмент общественного здравоохранения».

Инновация показывает, как наука может решить две глобальные проблемы: загрязнение пластиком и доступ к безопасной питьевой воде.

Наука об углеродных квантовых точках

В основе этого прорыва лежат углеродные квантовые точки (ККТ) – мельчайшие частицы размером меньше вируса. ККТ обладают особой способностью светиться под воздействием ультрафиолетового света. Что ещё важнее, они могут служить сенсорами для обнаружения загрязняющих веществ на молекулярном уровне.

До сих пор производство CQD часто требовало дорогостоящего или токсичного сырья, что делало их непрактичными для крупномасштабного использования. Однако индонезийская группа использовала в качестве отправной точки использованные пластиковые пакеты. 

Они объединили модифицированный пиролиз с гидротермальной обработкой и, используя менее 7% перекиси водорода, преобразовали полиэтилен в функциональные ККТ. Весь процесс занял всего 10 часов.

Результаты оказались впечатляющими. Квантовый выход ККТ составил 10,04%, что позволяет оценить яркость их свечения. Они также продемонстрировали стабильность при воздействии УФ-излучения, высоких концентраций соли и в условиях длительного хранения. Эта стабильность делает их надёжными для реальных применений.

Обнаружение токсичных металлов в воде

Наиболее поразительной особенностью этих ККТ, полученных из пластика, является их способность обнаруживать металлы, в частности ионы железа (Fe³⁺), в воде.

Их поверхности содержат богатые кислородом химические группы, способные избирательно связываться с этими ионами. Это взаимодействие позволяет частицам действовать как точные датчики загрязнения.

В ходе испытаний ККТ достигли предела обнаружения всего 9,50 микромолей и продемонстрировали практически идеальную корреляцию R² = 0,9983 при измерении концентрации железа. Такая точность свидетельствует о потенциальной возможности использования этих наноматериалов для мониторинга качества воды.

Эти портативные, доступные по цене и простые в установке датчики могут оказать ценную поддержку в сообществах, где доступ к сложному лабораторному оборудованию ограничен.

Загрязнение питьевой воды железом является широко распространенной проблемой, и возможность быстро проверить ее на наличие может помочь предотвратить проблемы со здоровьем.

На пути к циклической экономике

Значение этого исследования выходит далеко за рамки лабораторных экспериментов. Оно представляет собой практический пример циклической экономики, где отходы не выбрасываются, а преобразуются в ценные продукты.

Проект демонстрирует, как наука может превратить экологическую нагрузку в технологический актив, превратив пластиковые пакеты в сенсорные инструменты.

Этот подход может вдохновить новые отрасли, ориентированные на производство экологически чистых наноматериалов. Он также выявляет возможности для разработки недорогих решений для мониторинга окружающей среды в регионах, сталкивающихся с проблемами утилизации отходов и обеспечения чистой водой. В частности, для Юго-Восточной Азии эта работа представляет собой модель взаимодействия зелёной химии и инноваций.

Университет Гаджа Мада позиционирует себя как центр устойчивой науки. Этот проект подтверждает растущее понимание того, что Индонезия может внести вклад не только в решение локальных проблем, но и в разработку глобальных решений.

Источник: https://www.scrapmonster.com/news/plastic-recycling/dazzling-innovation-plastic-bags-glowing-sensors-safe-drinking-water-toxic-metal-nanomaterial/97419