Почти все промышленные компании используют воду в рабочем процессе, поэтому они обязаны иметь сооружения для водоочистки. В России сегодня спрос на них повышен. Так как страна идет по пути импортозамещения, появляются новые предприятия, а старые постоянно наращивают мощности. Например, по данным сайта «Производства.рф», только в декабре 2025 года открылись 24 новые отечественные промышленные организации. Скорее всего, большинство из них создали водоочистные системы.

Материалы, созданные исследователями СПбГУ, представляют собой композиты с полимерной матрицей из альгината натрия, в которой содержатся наночастицы из гидроксиапатита или оксида цинка.

Их свойства позволяют им взаимодействовать с загрязняющими сточную воду веществами, такими как ионы металлов, лекарственные соединения, гормоны и красители, и либо поглощать их, либо разлагать с образованием безопасных для природной среды углекислого газа и воды.

«Механизм действия зависит от метода очистки и основного компонента материала», — объясняет Ксения Мешина. Так, композиты с гидроксиапатитом подходят для сорбции (избирательного поглощения других веществ — Прим. ред.). Они обходят другие соединения по сорбционной способности, в частности, лучше адсорбируют некоторые металлы.

Наночастицы с оксидом цинка обладают двойным действием. «Они способны как сорбировать загрязнители, так и под воздействием видимого или ультрафиолетового света могут их разлагать, то есть применимы для очистки воды методом фотокатализа», — продолжает Ксения Мешина.

По словам Ольги Осмоловской, главное преимущество всех разработанных материалов в том, что их можно быстро модифицировать для решения любой задачи. «Мы можем создать наночастицы для очистки отработавшей воды как на пищевом предприятии, так и на фармацевтическом заводе», — поясняет исследователь. Кроме того, предлагаемые специалистами СПбГУ реагенты можно быстро видоизменить для нейтрализации нового загрязнителя.

При этом все составляющие композитов, созданных учеными, сами по себе безвредны: альгинат натрия — природный полимер, гидроксиапатит — естественный компонент костей и зубов человека, оксид цинка — соединение с высоким профилем безопасности, входящее в состав косметики для детей. Наночастицы не смогут испортить оборудование, например, как некоторые другие агрессивные реагенты, а если они случайно попадут в водоемы, то не навредят его экосистеме.

Ученым удалось создать образцы наночастиц в лабораторных условиях. Пока они есть только в виде порошка. Для его получения исследователи не использовали сложное оборудование и дорогостоящие исходные продукты. Это свидетельствует о том, что масштабировать синтез будет несложно и недорого.

«Наночастицы работают быстрее и лучше других, так как они маленькие и их можно использовать в большом количестве. Так, один грамм порошка из наночастиц может иметь суммарную площадь поверхности до 300 квадратных метров (примерно две волейбольные площадки — Прим. ред.)», — говорит Ксения Мешина.

В дальнейшем химики планируют продолжить тестировать разработанные материалы. Они намерены сделать отдельно наночастицы для сорбции, для фотокатализа при видимом свете и для него же при ультрафиолетовом свете.

Правила водоочистки промышленных стоков достаточно часто меняются. Например, один из регламентирующих ее документов — Постановление Правительства РФ № 644 от 29.07.2013 «Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации» за прошедшее десятилетие был отредактирован не менее 16 раз. Также постоянно увеличиваются размеры штрафов. Поэтому новые технологии для очистки водных стоков сегодня востребованы, и разработанные учеными СПбГУ наночастицы актуальны.

Их можно применять на предприятиях любого типа: от косметических заводов до металлургических комбинатов. Благодаря композитам получится сократить время на водоочистку, продлить срок службы оборудования, а значит, снизить траты на амортизацию и коммунальные расходы. Поскольку наночастицы превосходят по эффективности другие реагенты, также станет возможно сократить количество стадий очистки и не тратить средства на дополнительные этапы.

Кроме того, в комбинации с уже существующими технологиям разработанные учеными СПбГУ материалы могут поспособствовать увеличению степени очистки воды, например, повысить ее с максимально возможных сегодня 98 % до 100 %.