Израильские ученые разработали биоразлагаемый материал, способный поглощать большие объемы разлитой нефти и одновременно поддерживать бактерии, расщепляющие загрязнители. Это открывает новый подход к ликвидации нефтяных разливов в море.
Нефтяные разливы могут нанести серьезный ущерб морским экосистемам. В феврале 2021 года нефтяное пятно от крупного разлива выбросило на берег значительную часть средиземноморского побережья Израиля, затронув пляжи и морские местообитания от севера до юга и вызвав общенациональную кампанию по очистке с участием тысяч добровольцев и экстренных служб. Считается, что разлив произошел с проходящего судна, и израильские власти объявили его экологической катастрофой, что стало одним из самых значительных случаев загрязнения морской среды в Израиле за последние годы.
Разлив также предоставил исследователям бактерии, использованные при разработке новой технологии. Ученые из Университета имени Бен-Гуриона в Негеве собрали загрязненный нефтью морской песок со средиземноморского побережья и выделили бактерии, способные расщеплять нефть. «Идея и исследование начались раньше, но бактерии были получены в результате разлива 2021 года», — сообщил The Press Service of Israel профессор Ариэль Кушмаро из факультета биотехнологии университета, один из руководителей исследования. «Это, вероятно, указывает на присутствие в этой среде микробов, разлагающих нефть».
Поглощение и разложение
В технологии используется легкий, похожий на губку материал под названием аэрогель. Изготовленный из целлюлозы, натурального материала, содержащегося в растительных волокнах и бумаге, аэрогель обрабатывается при высоких температурах без кислорода, создавая высокопористую структуру, способную поглощать нефть. Исследователи добавили в аэрогель азот и фосфор. Эти питательные вещества часто скудны в морской воде, но важны для бактерий, которые естественным образом расщепляют нефть. В лабораторных экспериментах с использованием искусственной морской воды, загрязненной сырой нефтью, исследователи обнаружили, что аэрогель, обогащенный питательными веществами, значительно улучшил расщепление нефти по сравнению с аэрогелями без добавленных питательных веществ. Материал способен поглощать примерно в 100 раз больше сырой нефти, чем его собственный вес. «Это лучше, чем некоторые материалы», — сказал Кушмаро TPS-IL, отвечая на вопрос о сравнении его абсорбционной способности с существующими материалами для ликвидации нефтяных разливов. «Но важное новшество — это сочетание питательных веществ, которое позволяет одновременно поглощать и биоразлагать». Аэрогель сначала захватывает нефть, в то время как бактерии прикрепляются к материалу и вступают в контакт как с захваченными углеводородами, так и с добавленными питательными веществами. Бактерии используют питательные вещества, расщепляя нефть. Бактерии, использованные в исследовании, относятся к группе Pseudomonas, которая обычно встречается в условиях, загрязненных нефтью. Исследователи также обнаружили, что бактерии в конечном итоге могут расщеплять сам аэрогель на основе целлюлозы, что означает, что материал предназначен для биоразложения, а не для оставления стойких остатков. «Поскольку исходным материалом является целлюлоза, весь материал биоразлагаем», — пояснил Кушмаро TPS-IL. Исследователи видят основное потенциальное применение технологии в обработке нефтяных разливов в открытом море, хотя в конечном итоге она может быть использована и в других загрязненных средах, включая береговые линии, порты и районы вокруг судов и других нефтеперерабатывающих объектов. Этот подход призван решить как немедленную потребность в сборе разлитой нефти, так и долгосрочную задачу разложения загрязнителей. «Основное применение — для ликвидации нефтяных разливов в открытом море», — сказал Кушмаро TPS-IL. «Масштабирование производства — следующая задача. Дополнительная задача — регулирование со стороны соответствующих министерств». Технология находится на стадии исследований и патентования и требует дальнейшего тестирования и разработки, прежде чем она сможет быть коммерчески внедрена. Исследователи планируют провести полевые эксперименты в морских условиях и изучить применение для загрязненной почвы и грунтовых вод, включая загрязнение под автозаправочными станциями. Технология была разработана в Лаборатории биотехнологии окружающей среды Университета имени Бен-Гуриона и проходит процесс патентования через BGN Technologies, компанию по коммерциализации университета. Исследование было опубликовано в рецензируемом журнале Chemical Engineering Journal Advances.Связанные темы
