«Биоуголь, который чистит сам себя»: аспирантка ЮФУ создаёт материал для очистки воды и почв

Фото: пресс-служба ЮФУ

Аспирантка Южного федерального университета разработала композитный материал двойного действия для очистки сточных вод и восстановления загрязнённых почв.

Его основа — биоуголь из сельскохозяйственных отходов, который работает как сорбент, а добавленный каталитический компонент (фталоцианин железа) разрушает органические загрязнители прямо на поверхности материала. Проект уже победил в конкурсе «Студенческий стартап» и сейчас проходит лабораторную стадию — учёные тестируют технологию получения и готовятся к экспериментальному подтверждению эффективности.

Автор разработки — аспирантка Химического факультета Южного федерального университета Виктория Казачкова. В 2026 году её проект по созданию технологии переработки растительного сырья в композитные сорбционно-каталитические материалы победил в конкурсе «Студенческий стартап». Речь идёт о материале двойного действия, который не просто собирает загрязнения, но и разрушает их. Основа — биоуголь из сельскохозяйственных отходов, а активный компонент — фталоцианин железа. Вместе они очищают сточные воды и почвы от органических загрязнителей, причём сам материал после очистки не становится токсичным отходом.

«Нами разрабатывается материал двойного действия. Его основой является биоуголь — пористый углеродный материал из растительного сырья. Он работает как сорбент и концентрирует органические поллютанты на своей поверхности. Дополнительно в него вводится каталитически активный компонент, фталоцианин железа, который в присутствии окислителя способствует разрушению этих поллютантов», — объясняет Виктория Казачкова.

Сырьём служат доступные и возобновляемые ресурсы, например стеблевые остатки масличного льна. Методом пиролиза из них получают пористый биоуголь. Его модифицируют фталоцианином железа, причём Виктория уже протестировала один способ такого закрепления (сольвотермальный) и планирует исследовать другой — формирование каталитического компонента прямо в порах биоугля. Это позволит распределить активные центры более равномерно.

Главное отличие от традиционных методов очистки — сочетание сорбции и катализа. Например, активированный уголь хорошо извлекает органику из воды, но после насыщения сам становится отходом, а классические катализаторы разрушают поллютанты, но требуют дорогих материалов или жёстких условий.

«Предлагаемый подход занимает промежуточную нишу. Относительно доступный биоуголь используется как носитель и одновременно приобретает каталитическую активность. За счёт разрушения части накопленных загрязнителей материал потенциально сможет дольше сохранять работоспособность. Предполагается увеличение ресурса сорбционной загрузки в 2–3 раза, и экспериментальное подтверждение этого показателя является одной из задач проекта», — рассказывает Виктория Казачкова.

Проект фокусируется на органических загрязнителях: нефтепродуктах, полициклических ароматических углеводородах (ПАУ), а также на модельных соединениях вроде красителей. Перспективные объекты применения — промышленные сточные воды и почвы, загрязнённые нефтью и ПАУ.

Стартап Виктории Казачковой является прямым продолжением одного из флагманских проектов ЮФУ в рамках программы «Приоритет-2030» — стратегического технологического проекта «Технологии биоинженерии почв». Виктория работает на Химическом факультете ЮФУ, но проект реализуется с опорой на научную и инфраструктурную базу Академии биологии и медицины и Центра коллективного пользования «Биоинженерия почв». Научная группа под руководством профессора Татьяны Минкиной уже много лет занимается исследованиями биоугля и технологий ремедиации. У проекта есть серьёзный научный задел и широкая приборная база.

Работа над композитным материалом на основе биоугля органично вписывается в ключевые задачи этого стратегического направления: создание технологий для восстановления деградированных почв и их очистки от загрязнений.

«Моя работа стала идейным продолжением этого направления, но уже с химическим уклоном. Сейчас проект на лабораторной стадии. Есть научный задел по получению и исследованию биоугля, протестирован один подход к модификации. О готовом продукте говорить пока рано», — подчёркивает Виктория Казачкова.

Основные потенциальные потребители — промышленные предприятия с локальными очистными сооружениями, производители сорбционных материалов и экологические компании. Предварительных договорённостей о тестировании пока нет: сначала команда планирует доказать эффективность материала в модельных экспериментах и отработать технологию получения.

«На текущем этапе главная задача заключается в получении воспроизводимого материала и экспериментальном подтверждении эффективности выбранного подхода. Если результаты окажутся успешными, в дальнейшем может рассматриваться патентование технологии получения материала и её передача по лицензии», — делится Виктория Казачкова.

Студентам-химикам, которые хотят превратить науку в бизнес, Виктория советует смотреть на свою работу шире — задать себе вопрос о том, какую реальную проблему с её помощью можно решить.

«В моём случае идея стартапа появилась на пересечении существующих исследований биоугля и моей специализации в координационной химии. Иногда прикладная идея возникает именно тогда, когда знания и подходы из одной научной области переносятся в другую», — подытожила Виктория Казачкова.

История Виктории Казачковой — ещё один пример того, как Южный федеральный университет помогает молодым учёным превращать фундаментальные исследования в прикладные разработки, а грантовые конкурсы — давать старт технологиям, которые могут решать реальные экологические проблемы.

Южный федеральный университет, являясь участником программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодёжь и дети»), концентрирует усилия на решении задач научно-технологического развития страны. В рамках этой работы университет на основе сетевой архитектуры взаимодействия создаёт производственно-технологические цепочки полного цикла для ответа на «большие вызовы». Ключевые направления развития охватывают ряд критических и сквозных технологий, которые лежат в основе трёх ключевых стратегических технологических проектов вуза: «Технологии биоинженерии почв», «Технологии многофункциональной микроэлектроники и интеллектуальной сенсорики для биогибридных и киберфизических систем» и «Технологии ускоренной разработки и трансфера стратегически важных материалов в микро- и малотоннажное производство».