Дисперсионные краски чаще всего используются в быту для окраски стен и потолков. Междисциплинарная исследовательская группа из Университета Байройта проанализировала химический состав двух типичных дисперсионных красок и обнаружила в них большое количество твердых частиц размером всего несколько микро- или нанометров. Исследования на биологических тест-системах показали, что эти частицы могут наносить вред живым организмам.

Используя новую мембрану , разработанную в Байройтском университете, эти частицы можно отфильтровать из воды до того, как они попадут в окружающую среду.

Состав дисперсионных красок

Ученые выбрали две имеющиеся в продаже дисперсионные краски, которые часто используются в домашнем хозяйстве. Они различаются, прежде всего, своими свойствами стекания, потому что один был разработан для росписи стен, а другой — для росписи потолка. Две краски имеют содержание твердых веществ 49 и 21 процент по весу соответственно, в то время как их соответствующее содержание органических веществ составляет 57 и 7 процентов по весу. Характерными твердыми компонентами в микро- или нанометровом диапазоне являются частицы диоксида кремния, диоксида титана и карбоната кальция, а также частицы различных видов пластика, особенно полиакрилата.

«Многие из этих мельчайших частиц попадают в окружающую среду, например, в результате истирания слоев краски или выветривания. Наше исследование теперь показывает, что когда кисти, валики, скребки и ведра, используемые для покраски стен и потолков, очищаются путем вымывания остатков краски, частицы дисперсионных красок могут попасть в сточные воды и, таким образом, в окружающую среду.Воздействие на окружающую среду требует тщательного изучения, что тем более актуально, учитывая всемирное распространение дисперсионных красок и разнообразие их составов.Вот почему мы не ограничились химическим анализом компонентов краски , но также исследовали их влияние на живые организмы и клетки», — говорит профессор, доктор Андреас Грайнер, заместитель представителя Совместного исследовательского центра микропластиков.

Воздействие на живые организмы

Для своих исследований ученые из Байройта выбрали две тест-системы, хорошо зарекомендовавшие себя в исследованиях: водяные блохи вида Daphnia magna и линию клеток мыши. Водяных блох тестировали в соответствии с рекомендациями ОЭСР по тестированию химических веществ. В этом тесте учитывается подвижность организмов. Выявлено, что подвижность дафний значительно снижается при содержании в воде высокой доли растворенных и нерастворенных частиц неорганического нано- и микропластика. В клетках мышей наблюдалось снижение клеточной активности, которое, как правило, было вызвано частицами в нанометровом диапазоне. Метаболизм в клетках мыши значительно нарушался наночастицами диоксида титана и, в частности, пластика.

«Наши исследования показывают, что ингредиенты дисперсионных красок могут вызывать реакции разной степени в организмах и клетках. Поэтому нельзя исключать возможность того, что ингредиенты могут нанести вред окружающей среде. Крайне необходимы дальнейшие исследования в этой области, тем более что мы до сих пор слишком мало знаем о том, могут ли взаимодействия между наночастицами из пластика и неорганическими наночастицами вызвать дополнительный ущерб», — объясняет профессор доктор Кристиан Лафорш, представитель Совместного исследовательского центра микропластиков.

«Во многом остается нерешенным также вопрос о том, как ингредиенты дисперсионных красок взаимодействуют с другими веществами в различных средах — например, в воздухе, в почве или в реках. Однако уже сейчас ясно, что дисперсионные краски не должны небрежно утилизированы в окружающей среде», — говорит профессор доктор Рут Фрайтаг, заведующая кафедрой биотехнологии процессов в Байройтском университете.

Исследование компонентов дисперсионных красок и их возможного воздействия на живые организмы опубликовано в журнале « Экотоксикология и экологическая безопасность » . Он основан на тесном междисциплинарном сотрудничестве в Центре совместных исследований 1357, Микропластики, в Университете Байройта.

Новая мембрана с высоким фильтрующим эффектом

Параллельно с изучением дисперсионных красок и их возможных эффектов исследователи под руководством профессора, доктора Андреаса Грайнера сосредоточились на другом проекте: они разработали новый процесс удаления потенциально вредных частиц дисперсионных красок для стен из сточных вод путем фильтрации. Это предполагает использование мембраны из функционализированных волокон, полученных методом электропрядения. Мембрана по-разному удерживает микро- и наночастицы. Поры мембраны настолько малы, что микрочастицы не могут пройти через них, в то время как взаимодействия между волокнами мембраны и наночастицами заставляют их прилипать к поверхности мембраны, даже если они поместятся в поры. В обоих случаях фильтрующий эффект не связан с быстрой и масштабной закупоркой пор. Следовательно,

В журнале « Макромолекулярные материалы и инженерия » ученые из Байройта описывают успешное применение мембраны. Они также протестировали две дисперсионные краски, которые в ходе исследования оказались потенциально вредными для живых организмов. Как оказалось, мембрана способна сохранять типичные цветовые компоненты, в частности наночастицы диоксида титана и полиакрилата, а также микрочастицы карбоната кальция.

«В повседневной жизни все эти красящие компоненты вместе сбрасываются в сточные воды . Здесь они смешиваются и в некоторых случаях даже меняют свою структуру и свойства из-за взаимодействия. Поэтому мы специально протестировали эффективность фильтрации нашей электропрядной мембраны на таких смесях. Достигнутые нами высокие фильтрующие эффекты показывают, что этот процесс имеет большой потенциал, когда речь идет о очистке воды от частиц в микро- и нанометровом диапазоне, таких как те, которые содержатся в широко используемых красках во всем мире», — говорит Грейнер.