Краску на основе калийного жидкого стекла и оксида титана, способную поглощать из воздуха микрочастицы промышленной пыли с частицами тяжелых металлов, разработали ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), 11 октября сообщает пресс-служба вуза.

Доцент кафедры Экологии и химической технологии Института естественных и точных наук ЮУрГУ Татьяна Крупнова рассказала, что идею «умной» краски им подсказала природа:

«Растения очищают воздух, поглощая ультрамелкую пыль через устьица, расположенные на поверхности листьев. Устьица работают, как мельчайшие насосы, осуществляя газообмен между растением и атмосферой. Коллектив лаборатории экологических проблем постиндустриальной агломерации в ходе исследований, поддержанных Российским научным фондом и Правительством Челябинской области, показал, что накопление металлов в листьях деревьев происходит именно за счет поглощения ультрамелкой пыли через устьица».

Ультрамелкие частицы, переносимые по воздуху принято классифицировать как РМ10 и РМ2,5. Цифры здесь указывают на диаметр частицы: не более 10 мкм и не более 2,5 мкм. В состав обычной пылинки входят кальций, углерод, кислород, кремний, алюминий, и это не представляет особой опасности. Но когда в ней, а значит, и в листве придорожных деревьев появляются мышьяк и свинец, это уже вызывает тревогу.

Поэтому в промышленных городах с газонов вблизи предприятий необходимо убирать и вывозить листву, иначе опасные вещества останутся в почве и с частицами пыли снова будут попадать через устьица в листья и в легкие жителей.

Ученые ЮУрГУ, по аналогии с устьицами листьев, решили разработать покрытия, поры которых будут поглощать микро- и наночастицы промышленной пыли, и выбрали в качестве основы мезопористые сферические частицы оксида титана, которые синтезировали химики кафедры Экологии и химической технологии ЮУрГУ.

Они добавили эти частицы к силикату калия (калийное жидкое стекло), получив в результате пористые покрытия, которые смогли удерживать частицы мелкой промышленной пыли.

Научные результаты этого открытия Татьяна Крупнова и ее коллеги представили в статье «Микроскопические исследования ПМ10 и воздухоочистительных покрытий на основе нано-TiO₂», опубликованной в начале 2023 года в японском International Journal of Geomate.

«На основе этого открытия мы предложили состав силикатной фасадной краски и подали заявку в Роспатент, — рассказала Татьяна Крупнова. — Сотрудники ЮУрГУ первые, кто предложил состав краски именно с функцией очистки воздуха от ультрамелких частиц».

Краска, разработанная учеными ЮУрГУ, абсолютно экологична, не содержит органических компонентов. Красить ею можно не только фасады домов, но и промышленные помещения, а на городских дорогах такую «умную» краску можно использовать для покраски бордюров или дорожной разметки, чтобы она улавливала микрочастицы от истирания дорожного полотна и шин. Очищать забитые «устьица» можно напором воды.

В настоящее время коллектив ученых ЮУрГУ проводит работу по подбору состава краски, способного поглощать из воздуха не только пыль, но и органические загрязнения. Результаты микробиологических исследований показали, что суспензии некоторых гранул фотокаталитического оксида титана убивают бактерии кишечной палочки и стафилококка.

«Такие свойства обнаружены нами впервые и пока не опубликованы, требуется детально разобраться с механизмом, объяснить полученные явления,  — поделилась Татьяна Крупнова. — Мы работаем над составом краски, которая будет очищать и обеззараживать воздух. Нужны будут сначала лабораторные испытания, а затем и исследования в реальных условиях».