Согласно данным Организации Объединенных Наций, более 2,1 миллиарда человек не имеют доступа к безопасной и чистой пресной питьевой воде. Большинство из них проживают в развивающихся странах, расположенных в тропической и субтропической зонах.

Дерево Moringa oleifera культивируется в Индии для производства пищевых продуктов и натуральных масел, а семена издавна используются для первичной очистки воды. Но это традиционное средство очистки оставляет после себя большое количество растворённого органического углерода (DOC) из семян, что позволяет бактериям восстанавливаться в течение 24 часов. Так что для потребления такой воды имеется только небольшое окно, в течение которого очищенная таким образом вода пригодна для питья.

Подпись к изображению: Неочищенные семена дерева M. OLEIFERA (слева), семена, очищенные от шелухи (посередине), измельченные семена перед экстракцией белка (справа)

Профессора из Университета Карнеги-Меллона Боб Тилтон и Тодд Пшибицын, совместно с докторами философии Бриттани Нордмарк и Тони Бектелом, а также с выпускником Джоном Райли, недавно стали соавторами статьи, уточняющей процесс фильтрации, который вскоре может дать чистую воду миллионам людей, проживающих в районах с дефицитом чистой пресной воды. Этот процесс очистки был создан бывшим учеником Тилтона и также соавтором статьи Стефани Велегол, ныне являющейся профессором Университета штата Пенсильвания. Согласно изобретению Велегол, чтобы создать дешёвую и эффективную среду для фильтрации воды, называемую «F-песок», во многих развивающихся странах могут использоваться местные материалы.

F-песок убивает микроорганизмы и уменьшает мутность воды, очищая её от механических частиц и органических веществ. Затем эти нежелательные загрязняющие вещества и DOC могут быть отмыты обычной водой, и F-песок снова готов к повторному использованию.

Одной из основных причин культивирования M. oleifera в настоящее время являются ценные жирные кислоты и масла, найденные в семенах. Они извлекаются и продаются на коммерческой основе. Тилтон и Пшибицын заиинтересовались, влияет ли наличие этих жирных кислот и белков на процесс адсорбции.

Ранее Тилтон, Пшибицын и Нордмарк уточнили, что процесс очистки воды обусловлен определённой концентрацией белков из семян растения, которые несут положительный заряд и компенсируют отрицательный заряд диоксида кремния, из которого в основном состоит песок, заряжая его положительно. Этот положительный заряд имеет решающее значение для привлечения отрицательно заряженного органического вещества, коагулирования частиц и микробов, загрязняющих воду.

В ходе исследования выяснилось, что ни экстракция жирных кислот и масел, ни фракционирование (выделение одного из восьми белков, содержащихся в семенах), не оказывало существенного влияния на процесс очистки. Ключевым моментом была именно концентрация белков, таким образом, можно было извлекать из семян ценные пищевые продукты, а жмых использовать для очистки воды, имея двойную выгоду. К тому же исходная жёсткость воды тоже не оказывала влияния на процесс очистки воды F-песком. Всё это вместе взятое значительно упрощает и удешевляет сам процесс очистки.

Статья об этом исследовании была опубликована в журнале ACS Langmuir.