基於植物材料的過濾器可去除水中高達99.9%的微塑料
研究人員可能已經找到了一種有效的綠色方法,可以利用現成的植物材料清除水中的微塑料。研究發現,他們的設備可以捕捉高達99.9% 的各種已知會對人類健康造成危害的微塑料。納米或微塑料帶來的健康問題以及開發從水中提取微塑料的有效方法一直是近期研究的重點。目前,還沒有實用的技術可以普遍、快速地捕捉微塑料。
但加拿大不列顛哥倫比亞大學的研究人員可能已經設計出了一種可生物降解、可再生的解決方案。
他們的設備被稱為bioCap,它利用了木材殘渣(包括鋸屑)和天然多酚的特性,這些特性會與聚合物顆粒(包括許多微塑料)產生強烈的分子相互作用。
為了製造bioCap,研究人員使用鋸末作為過濾水的基質,因為鋸末具有出色的化學和物理穩定性,而且含有纖維素、半纖維素和木質素,有利於水的有效傳輸。他們通過添加單寧酸對鋸屑進行改良,單寧酸是一種天然植物多酚,幾乎存在於所有沒有地下根系的植物中。
為了測試其捕捉微塑料的能力,研究人員用泵將富含微塑料的水流過一個含有bioCap 的柱子。實驗中使用的微塑料是在環境中檢測到的,包括聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)。
掃描電子顯微鏡(SEM)分析證實,添加了單寧酸層的鋸屑在捕獲微顆粒的同時,其結構沒有發生明顯變化。而使用未經單寧酸處理的鋸屑,去除率很低,不到10%,這表明多酚是捕捉微塑料的關鍵。
該研究的通訊作者之一奧蘭多-羅哈斯說:”衣服上有微纖維,清潔劑和肥皂上有微珠,餐具、容器和包裝上有泡沫和顆粒。通過利用單寧酸周圍不同的分子相互作用,我們的生物帽解決方案能夠去除幾乎所有這些不同類型的微塑料。”
研究人員接下來測試了bioCap 清除較小微粒(110 納米)的能力,眾所周知,微粒會穿過血腦屏障,對健康造成危害。研究人員給兩組小鼠餵食了一周經bioCap 處理或未經處理的水,並檢查了它們器官中的微粒子含量。
研究人員說,bioCap 的生產工藝簡單、成本低廉,可根據用途擴大或縮小生產規模。
羅哈斯說:”迄今為止提出的大多數解決方案都成本高昂或難以擴大規模。我們提出的解決方案有可能縮小規模供家庭使用,也有可能擴大規模供市政處理系統使用。這種過濾器與塑料過濾器不同,不會造成進一步的污染,因為它使用的是可再生、可生物降解的材料:來自植物、樹皮、木材和樹葉的單寧酸,以及木鋸屑–一種廣泛存在且可再生的林業副產品。”
這項研究發表在《先進材料》雜誌上。