Казахстан
+30°
Boom metrics
Наука25 февраля 2022 8:32

Вот это нахимичили!

Семь новейших разработок химической отрасли
Александра ПЕРШИНА
Химическая отрасль дает немало полезных разработок

Химическая отрасль дает немало полезных разработок

В прошлом году, несмотря на неутихающую пандемию, многие отрасли экономики не прекращали свое развитие. Не осталась в стороне и химическая промышленность. «Комсомолка» решила выделить семь самых значимых прорывов в этой области.

1. Прозрачная древесина

Ученые из Университета Мэриленда открыли новую технику, позволяющую получать прозрачную древесину. Прежде придать древесине прозрачность пытались с помощью специализированных химических средств, предназначенных для удаления лигнина (вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток), но главным недостатком такого способа являлось снижение прочности древесины.

Новый же метод заключается в изменении лигнина: сначала удаляются частицы, отвечающие за придание цвета древесине, затем на ее поверхность наносится специальное средство, содержащее перекись водорода, древесину подвергают воздействию ультрафиолетового света (или естественного солнечного света), в результате чего она приобретает белый цвет. Подготовленная таким образом древесина замачивается в этаноле для более тщательной очистки. Наконец, образовавшиеся в ней поры заполняются бесцветной эпоксидной смолой для выравнивания материала, за счет чего древесина становится почти идеально прозрачной. Благодаря такой обработке древесина способна пропускать до 90% света, и при этом она в 50 раз прочнее традиционно производимого прозрачного материала. Более того, она легче, прочнее стекла и обеспечивает лучшую изоляцию.

Это открытие может стать настоящей революцией в строительной индустрии и полностью изменить представление о зданиях в будущем. В настоящее время также ведутся исследования по созданию высокотехнологичных прозрачных деревянных материалов, которые будут одновременно сенсорными и станут альтернативой различным видам дисплеев. За счет прочности, характерной для древесины, такие дисплеи идеально подойдут для использования в сложных условиях, где стекло нередко не выдерживает испытания.

2. Новооткрытое действие лекарства с 1000-летней историей

В Уорикском университете проведено исследование «антибиотической» овощной пасты, рецепт которой насчитывает целую тысячу лет. Паста эта, называемая «мазью для исправления зрения», была обнаружена в староанглийском медицинском справочнике Medicanale Anglicum, написанном в IX веке. Средство, в состав которого входят лук, чеснок (или лук-порей — у ученых возникли затруднения с переводом правильного названия), коровья желчь и вино, обладает чрезвычайно сильными антисептическими свойствами. Более того, доказана его эффективность против некоторых штаммов бактерий, ставших устойчивыми к современным лекарственным препаратам.

Ранее проведенные испытания уже доказали эффективность пасты в лечении золотистого стафилококка. Однако в рамках недавних исследований (результаты которых представлены в виде научной публикации) изучались также другие штаммы, и оказалось, что данное натуральное лекарство может стать мощным оружием против бактерий, называемых биопленками. Биопленки — один из самых опасных видов бактерий, в числе которых встречаются штаммы, вызывающие, в частности, сепсис, а также другие серьезные инфекции. На эту рецептуру также возлагаются надежды при лечении, например, инфекций стопы, возникающих у диабетиков, которые в настоящее время часто заканчиваются ампутацией.

Пример описанной пасты наглядно демонстрирует сочетание народной медицины и современной фармацевтики, делает новые выводы и дарит надежду на лечение болезней, которые причиняют страдания многим.

3. Дрожжи, «поедающие» пластик

Загрязнение окружающей среды пластмассами — одно из главных экологических бедствий. Особую опасность представляют пластиковые микрочастицы диаметром менее 5 миллиметров, которые попадают в водоемы, а также накапливаются в организмах живых существ — рыб, планктона и человека.

Данной проблемой занималась исследовательская группа доктора Петра Биняжа из Вроцлавского университета природообустройства. Исследования группы заключались в поиске микроорганизмов, которые благодаря своим ферментам естественным образом разлагают пластик. Но ввиду того, что этот процесс обычно малоэффективен, планируется клонировать их ферменты в быстрорастущие дрожжи (Yarrowia lipolytica), которые смогут более действенным образом производить энзимы, а также расти на городских сточных водах или отходах, чтобы микрозагрязнения можно было удалять непосредственно из них.

4. Нобелевская премия 2021

В этом году Нобелевская премия по химии была присуждена Дэвиду Макмиллану и Бенджамину Листу «за разработку асимметричного органокатализа». Органокатализ — это уникальный инструмент для создания молекул. До этого открытия считалось, что есть только два типа катализаторов, то есть веществ, ускоряющих химические реакции, — ферменты и металлы. Ученым удалось доказать, что существует также асимметричный органокатализ, который использует небольшие органические молекулы.

Органические катализаторы отличаются стабильной основой, состоящей из атомов углерода, к которой могут присоединяться химические группы с более высокой активностью. Они могут содержать такие элементы, как сера, азот, кислород или фосфор. Катализаторы намного меньше ферментов, что облегчает их производство. Эти особенности делают катализаторы более экологичными, но при этом недорогими в изготовлении.

Асимметричный органокатализ разрабатывается с 2000 года, а Дэвид Макмиллан и Бенджамин Лист являются бесспорными лидерами в этой области. Их открытие пролило новый свет на данную проблему и показало, что органокатализ может быть использован во многих химических реакциях. Он высокоэффективен и может обеспечить производство практически всего — от современных фармацевтических препаратов до молекул, отвечающих за улавливание света в фотовольтаических элементах. Без всякого сомнения данное открытие совершило настоящую революцию в мире науки и техники.

В Казахстане данная технология еще не используется, но одним из пионеров в этой области стало ТОО «Сracking catalуst», которое планирует открыть совместное предприятие по выпуску катализаторов каталитического крекинга. Это предприятие, которому нет аналогов в Казахстане, будет поставлять продукцию на Шымкентский НПЗ.

5. Материал, который чувствует

Исследовательская группа, состоящая из ученых из Чикаго и Миссури, задалась целью разработать материал, чувствительный к окружающим раздражителям и способный адаптироваться к ним.

Он принадлежит к так называемым метаматериалам, поскольку обладает свойствами, которые отсутствуют у материалов естественного происхождения. Материал состоит из пьезоэлектриков, которые управляются электрическими цепями, а также имеет специализированную систему обработки информации. Кроме того, электрическая энергия позволяет ему двигаться и менять форму. Эти элементы позволяют воспринимать внешние раздражители и адаптироваться к ним. Как заявляют сами создатели, материал способен принимать решения без вмешательства человека.

Такой метаматериал может стать незаменимым в авиации, космической индустрии, медицине и многих других областях.

6. Экологичный пластик из семени лосося

Пластик был призван стать революцией среди доступных материалов, однако, несмотря на свои многочисленные преимущества, он также является одной из главных проблем, угрожающих нашей планете. Именно поэтому исследования по поиску более экологичных альтернатив все еще продолжаются.

Китайские ученые разработали уникальный пластикоподобный материал, одним из основных ингредиентов которого является семя лосося. Им удалось достичь этого путем соединения двух нитей ДНК лосося с химическим веществом, полученным из растительного масла. В результате этого процесса образуется губчатое гелеобразное вещество - гидрогель. Полученный гидрогель подвергается лиофильной сушке, из него удаляется влага, что позволяет придавать ему различные формы.

При производстве такого биопластика может выделяться даже на 97% меньше CO2, чем при производстве традиционных полистирольных пластмасс. Кроме того, его будет возможно перерабатывать с помощью ферментов, расщепляющих ДНК. В крайнем случае, материал можно погрузить в воду, чтобы он снова стал гидрогелем.

Такой биопластик — будущее индустрии пластмасс и шанс уменьшить уровень загрязнения нашей планеты.

7. Смазка на основе графена

Итальянские исследователи разработали новую смазку на основе графена, которую можно использовать в автомобилях и мотоциклах. Графен обеспечивает более высокую стойкость смазки, а также уменьшает трение между деталями двигателя, благодаря чему они меньше нагреваются и изнашиваются. Графен может стать альтернативой традиционно используемой в данной области нефти, поскольку он менее токсичен для окружающей среды, а проводить его утилизацию и переработку значительно легче. Смазка уже прошла первые испытания, результаты которых кажутся весьма многообещающими, поэтому в настоящее время ведутся дальнейшие исследования, которые должны завершиться коммерческим применением графеновой инновации.

У «Комсомолки» в Казахстане появился свой канал в Telegram. Публикуем актуальные новости в течение 10 минут, беседуем со звездами эстрады и бизнес-аналитиками, говорим о курсе тенге каждый день.

Он не навязчивый. Новости приходят один раз в 20 минут. Вы будете в курсе всех важных событий.

Перейти на канал: https://t.me/kp_kz