9 
У галузі водоочищення науковці представили інноваційну технологію — дерев’яний електрод із імпульсним приводом, що забезпечує енергоефективне очищення без токсичних відходів.
Новий погляд на електрофентонні процеси
Електрофентонні системи очищення води базуються на електрохімічному утворенні гідроксильних радикалів, які знищують органічні забруднювачі. Однак традиційні системи потребують дорогих матеріалів, кисню високої чистоти та стикаються з деградацією каталізаторів і утворенням шламів. Це суттєво обмежує їх широке застосування.
Дослідники представили альтернативу: електрод із деревини, який є доступним, екологічним і стійким до деактивації. “Ми використали природну мікроструктуру деревини, модифікувавши її для ефективного електрохімічного застосування”, — зазначають автори дослідження. Такий електрод створюється шляхом делігніфікації (видалення лігніну) та карбонізації, що формує тривимірну пористу мережу, ідеальну для газової дифузії.
Кисень із повітря та ефективність перетворення
На відміну від традиційних методів, де потрібен очищений кисень, нова система здатна використовувати звичайне повітря. Це стало можливим завдяки вдосконаленій хімії поверхні, що ефективно перетворює кисень на перекис водню у двоелектронному режимі.
“Така система усуває потребу в дорогих газових установках і значно знижує витрати”, — вказує команда проєкту. Це також дозволяє масштабування в умовах обмежених ресурсів. Завдяки пористій структурі деревини каталітичні реакції відбуваються інтенсивніше, зменшуючи енергоспоживання.
Імпульсний режим — захист від деградації
Особливістю системи є періодична подача позитивних імпульсів напруги, що регенерують каталітичну форму заліза. Залізо в системі переходить з неактивної форми Fe(III) у активну Fe(II) без зовнішнього втручання. Це дозволяє уникнути осадження заліза та зменшує накопичення шламу — однієї з головних проблем традиційних систем.
“Імпульсне збудження динамічно оновлює каталітичні центри, забезпечуючи тривалу ефективність”, — наголошують розробники. Це створює передумови для довготривалої автономної роботи без потреби в технічному обслуговуванні.
Довготривалі результати та енергозбереження
Під час випробувань система ефективно видаляла бісфенол А — хімічну сполуку, що перешкоджає нормальній роботі ендокринної системи, і зберігала стабільність протягом 30 днів. Середній рівень споживання електроенергії склав лише 0,013 кВт·год/г забруднювача, що вказує на високу енергоефективність.
“Це не лише лабораторний експеримент, а демонстрація практичного підходу до очищення стоків у промислових масштабах”, — підкреслюють дослідники. Таким чином, система є придатною для тривалого застосування у важкодоступних регіонах або на мобільних платформах.
Біорозкладність, сталість і нові можливості
Однією з головних переваг технології є використання відновлюваної деревини як основи для електрода. Це відповідає глобальним екологічним тенденціям та дозволяє уникати дефіцитних або токсичних матеріалів.
“Ми перетворюємо природну сировину на високофункціональний електрокаталізатор”, — зазначено в дослідженні. Такий підхід сприяє декарбонізації галузі водоочищення та зменшує її залежність від складної інфраструктури.
На відміну від традиційних систем, що накопичують гідроксид заліза та потребують очищення, нова платформа підтримує каталітичну активність заліза без утворення осаду. Це знижує ризики вторинного забруднення і витрати на утилізацію шламів.
“Ми довели, що електрод може самооновлюватися без втрати функціональності”, — йдеться у звіті. Такий підхід дозволяє створювати компактні системи очищення з мінімальним обслуговуванням.
Потенціал для майбутніх застосувань
Хоча деякі виклики ще залишаються — зокрема масштабування виробництва електродів та адаптація до різних типів стоків — представлена система вже закладає основи нової платформи. “Ми поєднали матеріалознавство, зелену хімію та електрохімію у єдину технологічну архітектуру”, — зазначають розробники.
Технологія імпульсного електрохімічного управління може бути використана й в інших галузях: очищенні повітря, рекультивації ґрунтів, електрохімічному синтезі. Її адаптивність і стабільність дозволяють застосовувати підхід у міждисциплінарних екологічних рішеннях.
Це дослідження демонструє, що інтеграція природних структур із сучасною електрохімією може кардинально змінити водоочищення. “Ми наблизилися до створення доступної, довговічної і стійкої технології, необхідної в умовах глобального водного забруднення”, — підсумовує команда.
Імпульсно-керований дерев’яний електрод — це не просто інновація, а новий напрям для сталого очищення води.
Стаття Імпульсний електрод із дерева очищує воду без шламу з’явилася спочатку на Цікавості.
