По мере того, как ситуация с загрязнением микропластиком и нехваткой питьевой воды ухудшается, становится все более важным найти эффективные способы фильтрации и опреснения морской воды. Новый аэрогель определенно подает надежды, и он сделан из яичных белков.
Профессору Принстонского университета Крейгу Арнольду (Craig Arnold) впервые пришла в голову эта идея на собрании факультета, когда он созерцал хлеб в своем бутерброде. Он подумал, что внутренняя структура хлеба будет хорошо работать, если ее включить в аэрогель для фильтрации воды, поэтому он попросил свою лабораторную группу разработать различные рецепты хлеба с добавлением углерода.
Первоначально ни один из хлебных аэрогелей не воспроизводил структуру достаточно хорошо, поэтому команда продолжала исключать ингредиенты, пока не остались только яичные белки и небольшое количество углерода. «Именно белки в яичных белках привели к нужным нам структурам», — сказал Арнольд.
Сообщается, что текущая версия аэрогеля удаляет частицы соли и микропластика из морской воды с эффективностью 98% и 99% соответственно. И это делается просто путем сублимационной сушки смеси яичного белка и углеродас последующим нагреванием ее до 900°C в бескислородной среде. В результате получается материал с хлебообразной структурой, состоящий из взаимосвязанных нитей углеродного волокна и листов графена.
Изображение под микроскопом показывает, как аэрогель из яичного белка состоит из листов графена, натянутых на сети углеродных волокон. Фото: Shaharyar Wani.
Утверждается, что аэрогель работает намного лучше, чем фильтры с активированным углем, и, в отличие от систем обратного осмоса, он не требует электричества — вместо этого он просто использует гравитацию, чтобы протащить морскую воду. В настоящее время нет информации о скорости фильтрации воды.
Следует отметить, что, хотя яйца достаточно дешевы и их много, использование их для производства аэрогеля лишило бы их запасов, которые можно было бы использовать в качестве пищи. Однако это не должно быть проблемой, так как было обнаружено, что аналогичные коммерчески доступные белки работают так же хорошо.
Арнольд и его коллеги сейчас работают над расширением производственного процесса. Есть надежда, что аэрогель в конечном итоге можно будет использовать не только для фильтрации воды, но и в таких приложениях, как накопление энергии, звукоизоляция и теплоизоляция.
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Materials Today.
Источник: Princeton University.
