Ученые Южно-Уральского государственного университета создали и запатентовали новую модель «искусственного дерева». Изобретение представляет собой специальную всесезонную установку для удаления вредных газов и аэрозолей из воздуха при помощи растений и естественных процессов, которые в них проходят. Его можно использовать для очистки атмосферного воздуха от опасных загрязнений, что будет способствовать улучшению экологической обстановки в промышленных городах нашей страны.
Революция в экологии
Научные сотрудники кафедры «Экология и химическая технология» Южно-Уральского государственного университета под руководством кандидата химических наук, доцента Татьяны Крупновой запатентовали полезную модель так называемого «искусственного дерева».
Живые деревья и их листья очищают воздух, снижая концентрации таких токсичных газов, как приземный озон, диоксид серы, оксиды азота. Деревья задерживают на своей поверхности взвешенные частицы c диаметром менее 10 и 2.5 мкм.
«Искусственные деревья» могут быть в сотни раз эффективнее живых деревьев. Такие устройства способны очищать воздух от нежелательных химических соединений, используя принцип фиторемедиации. Фиторемедиация представляет собой комплекс методов очистки атмосферного воздуха с использованием растений. Идея состоит в том, что очистка воздуха происходит благодаря помещенным в специальное сооружение растениям, которые не только перерабатывают углекислый газ в кислород, но и поглощают другие токсичные соединения, в том числе опасные мелкодисперсные аэрозоли. Мы предлагаем использовать для очистки воздуха мхи и специальные сорбционные материалы», – поясняет руководитель исследования Татьяна Крупнова.
_photo-resizer_ru.png)
В некоторых странах такие решения для городов уже используются. Например, одна из технологий очистки воздуха основана на принципе биомимикрии и использует естественную способность водорослей к адсорбции, биотрансформации и детоксикации загрязняющих веществ. Отработанные микроводоросли могут применяться как сырье для производства биогаза и биотоплива. Таким образом реализуются принципы круговой биоэкономики. Важно и то, что «искусственные деревья» очищают воздух именно на уровне человеческого роста, а не 3-5 этажа, как живые деревья. Их часто используют там, где уровень загазованности очень высок, на перекрестках или вдоль дорог, а также в местах, где посадить настоящие деревья не представляется возможным в силу существующей плотной городской застройки.
Кроме того, «искусственные деревья» могут быть как стационарными, так и мобильными. Это огромный плюс для городской инфраструктуры, у города появятся передвижные сооружения очистки воздуха, что может повысить его качество в больших городах именно там, где это нужно.
Серьезным недостатком многих существующих устройств является сезонность растений, которые не смогут выдержать понижения температуры, особенно это важно в условиях суровых зим Южного Урала.
Чистый воздух круглый год
Ученые из Южно-Уральского государственного университета предложили всесезонную модель устройства, которая будет выполнять свои функции вне зависимости от перепадов температур.
«”Искусственное дерево” представляет собой полностью автономное устройство, оно состоит из корпуса с закрепленными на нем сменными панелями, наполненными фильтрующими субстратами в виде растений или сорбента. Там же предусмотрена система полива и система вентиляции. Корпус закрывается крышкой, которая собирает дождевую воду, крышка соединена с системой полива. Корпус по всему периметру снаружи имеет защитное ограждение из ударопрочного светопроницаемого материала со встроенными светодиодными лампами. На верхней части корпуса установлены элементы солнечных батарей, соединенные с накопителем энергии. Внутри конструкции стоит вытяжной вентилятор для создания тока воздуха снаружи сквозь пластины со мхом для увеличения объёма фильтруемого воздуха», – говорит кандидат химических наук Ольга Ракова.
В условиях сурового климата можно использовать панели со мхом в теплое время года. Мох будет потреблять и перерабатывать различные токсичные газы, очищая воздух, а сооружение – обеспечивать растению комфортные условия для роста, освещенность и полив дождевой водой. В холодное время года вместо мха ученые предложили использовать фильтрующий сорбент, способный очищать воздух от вредных примесей. Это решение позволит «искусственному дереву» эффективно функционировать круглый год.
Мох или сорбент, в зависимости от времени года, загруженный в съёмные панели, производит очистку воздуха не только от газообразных загрязнителей воздуха, но и от мелкодисперсных взвешенных веществ. Такие частицы проникают сквозь биологические барьеры и представляют наибольшую опасность для людей и животных.
Наличие искусственного светодиодного освещения на антивандальных панелях может выполнять функцию декоративного уличного освещения. Стоит отметить, что лампы работают от солнечных батарей за счет собранной за день энергии. Эти же батареи обеспечивают надёжность и непрерывность работы всего сооружения, являясь источником автономного энерго- и ресурсообеспечения. «Искусственное дерево» может быть оснащено недорогими датчиками, отслеживающими состояние атмосферного воздуха, и использоваться для создания “умной” городской среды.
Такие устройства подойдут для очистки воздуха в промзоне, для использования в скверах и парках города, на площадках перед магазинами, на остановках общественного транспорта. Они станут не просто эффективными воздушными фильтрами, но и сделают облик современного города интереснее и привлекательнее.
Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ примет участие в конкурсе по программе «Приоритет–2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).
СМИ о нас:
- Аргументы и факты: Зелено — молодо. «Искусственные деревья» сделают воздух в городах чище