科学家声称蛋清可以帮助去除海水中的微塑料

科学家声称蛋清可以帮助去除海水中的微塑料

创新就是你发现它们的地方。对于普林斯顿大学机械和航空航天工程教授兼创新副院长克雷格·阿诺德来说,他使用蛋清的新材料的灵感来自他即将吃的三明治中的一块面包。 “我坐在那里,盯着三明治里的面包,”阿诺德在普林斯顿的新闻稿中说。 “我心想,这正是我们需要的那种结构。”

因此,他要求他的实验室小组制作与碳混合的不同面包配方,看看它们是否可以重建他正在寻找的气凝胶结构。最初它们都没有完全正常工作,因此团队在测试时不断消除成分,直到最终只剩下蛋清。研究人员使用这些蛋清制造了一种气凝胶,这是一种轻质多孔材料,可用于多种应用,包括水过滤、能量储存以及隔音和隔热。

“我们从一个更复杂的系统开始,”阿诺德说,“我们只是不断地减少、减少、减少,直到我们深入了解它的核心。正是蛋清中的蛋白质导致了我们需要的结构。”

蛋清是一个由几乎纯蛋白质组成的复杂系统——当冷冻干燥,然后在没有氧气的环境中加热到 900 摄氏度时——会产生一种由碳纤维链和石墨烯片相互连接的结构。在 8 月 24 日发表在《今日材料》上的一篇论文中,阿诺德和他的合著者表明,由此产生的材料可以分别以 98% 和 99% 的效率从海水中去除盐分和微塑料。

“如果蛋白先在炉子上油炸或搅打,它们甚至会起作用,”该论文的第一作者 Sehmus Ozden 说。 Ozden 是普林斯顿复杂材料中心的前博士后研究员,现在是阿美研究中心的科学家。虽然在最初的测试中使用了普通商店购买的蛋白,但 Ozden 说其他类似的市售蛋白质产生了相同的结果。

“鸡蛋很酷,因为我们都可以连接到它们并且它们很容易获得,但你要小心与食物循环竞争,”阿诺德说。因为其他蛋白质也起作用,所以这种材料可以相对便宜地大量生产,而且不会影响食物供应。 Ozden 指出,研究人员的下一步是改进制造工艺,以便更大规模地用于水净化。

如果这一挑战能够得到解决,该材料将具有显着优势,因为它生产成本低廉、使用节能且高效。 “活性炭是用于水净化的最便宜的材料之一。我们将我们的结果与活性炭进行了比较,结果要好得多,”Ozden 说。与需要大量能量输入和过量水进行操作的反渗透相比,这种过滤过程只需要重力即可操作并且不浪费水。以下是本研究的摘要,供您启迪和娱乐:

二维石墨碳 (G) 与一维碳纳米纤维 (CF) 的集成允许将二维石墨碳的独特性能与能源和可持续性应用所需的低密度、机械性能和高表面积相结合景观。通过实验和数值模拟的结合,我们展示了标准蛋清 (EW) 蛋白转化为具有多尺度结构的超轻质 G-CF 气凝胶。由此产生的共价键层次结构源自复杂的底层蛋白质结构,其密度比现有的最先进材料低两个数量级。我们将这种材料应用于海水淡化和水净化的挑战,特别是证明 G-CF 气凝胶显着改善了现有材料,从海水中捕获 98.2% 的离子杂质和 99.9% 的纳米/微塑料污染。

虽然 Arnold 将水纯度视为“重大挑战”,但这并不是这种材料的唯一潜在应用。他还在探索与储能和绝缘相关的其他用途。

有机金属化合物化学研究所的 Susanna Monti 和 Instituto Nanoscience 和 NEST-Scuola Normale Superiore 的 Valentina Tozzi 创建了理论模拟,揭示了蛋清蛋白转化为气凝胶的过程。普林斯顿复杂材料中心和美国国家科学基金会部分提供了对该研究的支持。

外卖

谁知道这项研究可能会引向何方?海水淡化对许多清洁水是珍贵商品的岛屿来说可能是一个福音。但是,如果您想减少今天悬浮在海水中的塑料量,那么从海水中去除微塑料的潜力是一个令人兴奋的前景。

我们没有详细说明使用这种工艺淡化一立方米海水的成本。将加热元件加热到 900º C 显然需要大量能源,如果该能源来自化石燃料或核能,这是一个前两步和后退两步的过程。但是这项研究很有希望,我们认为你会想知道它,现在你知道了。我们将密切关注有关此过程的更多信息,当我们了解更多时,您会了解更多。

来源: CleanTechnica </a

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