Яды, которые нас окружают: аммиак в стенах и формальдегид в молоке
В 2000-х годах многие новоселы по всей стране столкнулись с так называемыми «аммиачными квартирами». Причем проблема коснулась не одной новостройки, а сотен. Концентрация аммиака превышала норму в десять раз и выше. С проблемой научилась бороться зеленая химия, об этом рассказали гости «Сириуса» — петербургские химики.
В прошлом году доцент кафедры аналитической химии СПбГУ Ирина Тимофеева и доцент кафедры аналитической химии СПбГУ Андрей Шишов стали лауреатами ежегодной премии Президента России Владимира Путина в области науки и инноваций для молодых ученых. В «Сириус» ученые приехали, чтобы поделиться опытом и рассказать о перспективах зеленой химии, которая способна сделать промышленные предприятия компактнее эффективнее, а главное, экологически чище. Под силу ей и контролировать содержание вредных веществ в окружающей среде, продуктах питания и стройматериалах. Причем для этого не нужны сложные опыты и токсичные реагенты.
Цель зеленой химии — снизить вред от воздействия человека на окружающую среду. Она возникла совсем недавно — на излете прошлого века. В 1998 году в Оксфордском университете вышла первая публикация, посвященная новому направлению. В России в 1990-е было не до экологии, так что всерьез об этом заговорили спустя 15 лет, когда председатель Научного совета РАН по аналитической химии академик Юрий Золотов предложил переходить к нетоксичным и безвредным реагентам.
Ты — это то, что ты ешь
Современная аналитическая химия знает много способов, как определить, есть ли вредные вещества в воде, воздухе и других окружающих нас субстанциях. Правда, зачастую анализ занимает много времени, требует целый ряд токсичных растворителей и реагентов, оставляет отходы.
Новые способы химического тестирования — быстрые и менее вредные для окружающей среды — разрабатывают сегодня молодые ученые Санкт-Петербургского государственного университета. Они создали уже более 60 способов анализа проб (от пищевых продуктов до стройматериалов и нефти), которые применяются на практике.
Яркий пример: после 2010 года в Санкт-Петербурге стены многих новостроек начали выделять аммиак — и строительная компания обратилась в университет, чтобы найти причину.
«Оказалось, что производители бетонных смесей стали добавлять в качестве морозостойкой добавки мочевину, которая при определенных условиях разлагается и выделяет разные вещества, в том числе аммиак, опасный для здоровья человека. Мы разработали методы для определения мочевины, которые строительные компании до сих пор применяют при контроле качества бетонных смесей. В это же время наши коллеги решали задачу, как сделать безопасными для человека уже построенные здания. Разрабатывали и подбирали разные покрытия для бетона, предотвращающие выделение аммиака», — вспоминает доцент кафедры аналитической химии СПбГУ Ирина Тимофеева.
Обычно содержание формальдегида в молоке определяют по окраске кольца, которое появляется после добавления в него серной и азотной кислот
Фото: © Elnur / Shutterstock / FOTODOM
В работе ученые используют реагенты природного происхождения. Например, ментол, который добывают из мяты, и тимол — его дают семена тимьяна. С их помощью можно определить долю содержания аскорбиновой кислоты в соке или формальдегида в молоке, обнаружить другие консерванты в том, что мы принимаем в пищу каждый день. Под новые задачи исследователи ищут новые природные экстрагенты — вещества, которые позволяют выделить искомый компонент из общей массы.
Волшебные эвтектики
Более узкое, но не менее важное направление зеленой аналитической химии — глубокие эвтектические растворители. Они позволяют задавать веществу желаемые свойства: водорастворимость, вязкость, электропроводимость. И это могло бы найти широкое распространение в нефтеперерабатывающей промышленности, где из сырья добывают бензин, керосин, дизельное топливо.
«Процесс этот сложный, дорогостоящий и неэкологичный. Эвтектики позволяют очищать топливо, синтезировать и изготавливать биотопливо в промышленных масштабах, делать его лучше и дешевле», — поясняет доцент кафедры аналитической химии СПбГУ Андрей Шишов.
Этот реагент позволяет существенно снизить вредные выбросы и увеличить срок действия двигателя автомобиля
Андрей Шишов
Перспективна эта разработка и для металлургии. Эвтектические растворители позволяют вытащить из горной породы нужный металл без измельчения и сложных манипуляций. Выходит, огромный завод может заменить одна лаборатория.
Светящиеся бактерии показали, насколько токсичны косметика и бытовая химия
ЧитатьВ Голландии эвтектики активно внедряют в целлюлозно-бумажной промышленности, что упрощает производство. В фармацевтике новая технология поможет усовершенствовать органический синтез, на котором стоит данная отрасль. Кроме того, можно экспериментировать с новыми аккумуляторами, солнечными батареями, оптикой, сенсорами.
«Порой открытия происходят случайно. Так получилась коллаборация нашей лаборатории и лаборатории лазерной химии, где мы провели эксперимент и получили потрясающий результат. Они под действием лазера осаждают медь из раствора и рисуют ей микросхемы. Это был очень медленный процесс. Мы попробовали посветить раствор лазером, и процесс получился в 150 раз быстрее. Таким способом можно рисовать металлом на гибких подложках. Например, нанести сенсор на одежду — и она будет следить за вашим состоянием», — рассказывает Андрей Шишов.
Теперь нужно воплотить задуманное в жизнь, но для этого новинкой должен заинтересоваться бизнес. Пока же Ирина и Андрей познакомили со своими проектами учеников федеральной территории.
