Інноваційна опріснювальна установка від ІХФ

Чиста прісна вода на нашій планеті – найцінніший природний ресурс, запаси якого обмежені. Тому вчені усього світу приділяють багато уваги очищенню та раціональному використанню води. Не стоять осторонь наукового пошуку і Київські політехніки. Серед інших переможцем IV Фестивалю інноваційних проектів "Sikorsky Challenge 2015" названо проект, розроблений кафедрою екології та технології рослинних полімерів ІХФ, "Розробка і використання баромембранних фільтрів на основі аквапоріну". На його реалізацію надано близько 6 млн грн.

Як розповідають розробники, головною метою проекту було забезпечення населення, промислових підприємств та сільськогосподарських об'єктів якісною прісною водою. Запропонована установка баромембранного опріснення призначена в основному для опріснення морської води.

Структура молекули АквапорінуАквапорін. Цей термін увійшов у сучасну науку не так давно. Нобелівську премію в галузі хімії за відкриття аквапорінів було присуджено Пітеру Егру й Родеріку Маккинану в недалекому 2003 р. Що ж таке аквапорін і чому йому приділяють стільки уваги?

Відомо, що зовнішня оболонка клітини є напівпроникною мембраною. Це означає, що мембрани клітин пропускають через себе не всі речовини. Ще в ХІХ ст. помітили, що воду клітинні мембрани пропускають через себе з більшою швидкістю, ніж інші розчинники. А в середині ХХ ст. учені зрозуміли, що клітини не просто пропускають воду через свою мембрану – вони її буквально висотують з міжклітинного середовища з неймовірною швидкістю. Не зрозуміли вчені лише одного – як вони це роблять? І не розуміли доти, поки Пітер Егр не виявив спеціальні білкові канали – водопровідні пори, названі ним аквапорінами (від лат. aqua и грецьк. poros – прохід, отвір). Саме ці канали й відповідають за "вхід" и "вихід" води в клітинах.

Після відкриття Егра кількість досліджень аквапорінів наростала лавиноподібно. Аквапоріни було виявлено в усіх живих організмах на планеті: у тварин, бактерій і навіть рослин. На сьогодні тільки у ссавців описано 13 видів аквапорінів, що різняться структурою, місцезнаходженням і функцією.

Ідея проекту полягає у підвищенні ефективності баромембранного опріснення води за рахунок використання мембранних фільтрів на основі аквапоріну. Процес баромембранного очищення води потребує значних затрат електроенергії та вимагає частої заміни фільтруючої мембрани. На ринку представлено багато різновидів даних мембран, які забезпечують високу ефективність опріснення води, але вони є досить дорогими. Зазвичай строк служби мембрани не перевищує трьох років. При використанні мембран з аквапоріном витрати електроенергії можна знизити в 3-5 разів, а мембранні фільтри слугують удвічі довше (приблизно 6 років). Усе це буде давати значний економічний ефект.

У процесі баромембранного опріснення води утворюються значні об'єми небезпечних концентратів. Їх захоронення на полігонах погіршує і без того складну екологічну ситуацію. Хіміки КПІ розробили технологію, що дозволяє переробляти ці концентрати в продукти, які можна використовувати у виробництві будівельних матеріалів та добрив. Це буде давати додатковий економічний ефект і позитивно впливатиме на навколишнє середовище.

Проект розроблено під керівництвом аспірантки ІХФ Валентини Грабітченко, яка є спеціалістом з баромембранного опріснення, за участю к.т.н. Інни Трус – фахівця зі знесолення води. Відповідав за реалізацію проекту к.т.н, доцент В.С.Камаєв. Науковою складовою проекту опікувався д.т.н, професор Микола Дмитрович Гомеля – визнаний експерт з питань водопідготовки.

Інф. ІХФ