Микропластик — это крошки нашего пластикового мира, крошечные кусочки, которые образуются при разрушении более крупных предметов или из таких продуктов, как синтетическая одежда и упаковка. Они повсюду. Учёные [оценивают](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772416625000750), что в поверхностных водах мира насчитывается около 51 триллиона таких частиц, а низкие уровни микропластика были обнаружены даже в [водопроводной воде Южной Африки](https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749124021055).
Это вызывает беспокойство, поскольку частицы могут переносить химические вещества и вредные бактерии, ими могут питаться рыбы и другие дикие животные, а также они могут попасть в наш [организм](https://www.researchgate.net/publication/373088428RemovalofEnvironmentalMicroplasticsbyAdvancedOxidationProcesses).
Мы — учёные, изучающие воду, и ищем способы решения этой проблемы. В недавнем [исследовании](https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.117145) мы проверили практическое решение: два «магнитных чистящих порошка», которые могут прикрепляться к микропластику в воде; образовавшиеся комки затем можно извлечь с помощью магнита. Эти материалы называются магнитными нанокомпозитами (представьте себе очень мелкие порошки со специальной поверхностью).
Идея проста: смешать небольшую дозу порошка с водой, дать ему возможность притянуться и прикрепиться к микропластику, а затем использовать сильный магнит для удаления кластеров порошка и пластика, оставив после себя более чистую воду.
Во всём мире исследователи опробовали множество различных методов для улавливания микропластика, но наше исследование — одно из первых, которое показывает, что магнитные нанокомпозиты могут эффективно работать не только в лабораторных условиях, но и на реальных образцах, включая муниципальные сточные воды и [питьевую воду](https://phys.org/tags/drinking+water/).
Это первое исследование, в котором используются эти специфические наноматериалы для удаления микропластика, что доказывает их высокую эффективность и практический потенциал. Большинство существующих фильтров не могут уловить самый мелкий пластик, который наиболее вреден для здоровья и окружающей среды. Следующий шаг — протестировать эти порошки в более крупных масштабах и разработать простые и доступные системы, которые можно будет использовать в домашних условиях и на [водоочистных предприятиях](https://phys.org/tags/water+treatment+plants/).
В нашем исследовании мы обнаружили, что порошки способны удалять до 96% частиц из полистирола и 92% частиц из полиэтилена из очищенной воды. Когда мы применили тот же подход к питьевой воде и воде, выходящей из муниципальных очистных сооружений, результаты были такими же хорошими. В питьевой воде удаление составило около 94%, а в очищенной сточной воде — до 92%.
Ещё один вывод из этого исследования: размер частиц пластика имеет значение. Чем меньше микропластик, тем легче порошку к нему прикрепиться, потому что крошечные частицы могут охватить больше «липкой» поверхности порошка. Мы получили очень хорошие результаты для мелких пластиков (сотни микрометров), но более крупные частицы (3–5 миллиметров) практически не удалялись. Это связано с тем, что они не так хорошо смешиваются с порошком, и у них меньше поверхности для прикрепления.
Проще говоря, эти магнитные порошки отлично подходят для удаления мелких микропластиков, которых труднее всего поймать с помощью обычных фильтров.
Теперь главный вопрос: почему порошки прикрепляются к пластику? Представьте себе крошечные магниты. У порошка и пластика есть специальные поверхности. У порошка есть части, которые «прилипают» к пластику. Это происходит из-за разных видов сил. Пластик и порошки имеют противоположные заряды, которые притягивают их друг к другу или позволяют им слипаться.
Ключевой момент заключается в том, что порошки специально созданы для того, чтобы захватывать пластик, чтобы микропластик естественным образом прилипал к ним в воде.
После того как порошки прикрепляются к микропластику, мы используем сильный магнит (магнитная сила: 250 кг) для извлечения комков порошка и пластика из воды. Затем пластик отделяется от порошка путём промывки и фильтрации, высушивается и взвешивается. Это позволяет нам проверить, сколько пластика было удалено. Отделенные порошки регенерируются и используются повторно, а пластик безопасно утилизируется, предотвращая его повторное попадание в воду.
Мы также рассмотрели практические вопросы: можно ли повторно использовать порошки? И безопасны ли они? Сами порошки изготовлены из безопасных, созданных в лаборатории материалов: крошечных листов углерода и [бора](https://phys.org/tags/boron+nitride/), покрытых магнитными наночастицами железа. Это делает их стабильными в воде и позволяет легко извлекать их с помощью магнита после того, как они захватили микропластик.
После трёх использований проверенные порошки были эффективны для удаления пластика до 80%. Это означает, что вам не нужна новая порция порошка каждый раз, что важно для снижения затрат. Обработка 1000 литров воды этим методом стоит около 41 доллара США (763 р.), что делает его конкурентоспособным по сравнению со многими существующими вариантами очистки.
Для проверки безопасности мы протестировали фильтрованный порошок (фильтрат) на росте растений. Результаты показали минимальную токсичность или её отсутствие, поскольку три разных растения смогли хорошо расти в присутствии фильтрата. Это явный признак того, что метод является экологически чистым при использовании по назначению.
В краткосрочной перспективе магнитные порошки могут быть встроены в небольшие картриджи или фильтрующие устройства, которые подключаются к бытовым или общественным системам водоснабжения, помогая удалять микропластик до того, как вода будет использована для питья или приготовления пищи.
Но картина в целом не менее важна. Микропластик — это не только проблема Южной Африки, но и глобальный загрязнитель, который пересекает границы через реки, океаны и даже воздух, которым мы [дышим](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969725013427?dgcid=rsssdall). Недорогие, масштабируемые решения, такие как магнитные порошки, могут иметь реальное значение в условиях ограниченных ресурсов, где системы передовой фильтрации слишком дороги или непрактичны.
В дальнейшем работа будет сосредоточена на масштабировании метода, его тестировании в более разнообразных водных условиях и разработке простых и доступных устройств, которые могут использовать домохозяйства или очистные сооружения.
Одним словом: этот специализированный магнитный порошок может справиться с крошечным загрязнителем, имеющим серьёзные последствия. При разумной инженерии и тщательном восстановлении магнитные нанокомпозиты предлагают многообещающий и практичный путь к чистой воде, защищая экосистему от загрязнения микропластиком.