Центр исследования проблем микропластика (10)

Планируемые результаты проекта:

1. Во главе с ведущим ученым, профессором Хосе Кенни и с привлечением ведущих российских экспертов будет создан первый в Российской Федерации междисциплинарный исследовательский центр, занимающийся проблемами микропластика. Новый центр, созданный на базе Новгородского государственного университета, будет иметь в своем арсенале широкий спектр экспериментальных и теоретических инструментов, совместное использование которых позволит разработать и апробировать новые подходы к решению проблемы микропластика как потенциальной угрозы здоровью человека и среде его обитания. В исследовательском центре также будет проводиться подготовка новых высококвалифицированных кадров, способных в будущем участвовать в решении задач, связанных с развитием инновационной и наукоемкой экономики Российской Федерации.
2. Для изучения сравнительного воздействия микропластика и установления его реальной опасности будут синтезированы модельные, искусственно созданные полимерные микрочастицы как из небиодеградируемых, так и биодеградируемых полимеров. В отличие от реального микропластика, полимерный состав таких частиц хорошо известен, а их размер легко контролировать. Данный подход является ноу-хау участников проекта и ранее в мире практически не применялся. Для полимерных частиц самого маленького (нанометрового) размера будут привлечены современные методы компьютерного моделирования наряду с моделями высокого разрешения, поскольку полноатомное компьютерное моделирование является единственным источником микроскопической информации о модельных частицах столь малого размера.
3. Будет проведена оценка негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека микропластика наиболее опасного размера (50 микрометров и меньше), для чего модельные частицы будут внедрены в три основные среды (вода, почва и живые системы). В последующем внедренные частицы будут детектированы, выделены и охарактеризованы, для чего будут разработаны экспериментальные методики и регламенты для выделения модельных полимерных частиц из трех рассмотренных сред. Данные методики предполагается затем распространить на реальные системы с неизвестным содержанием микропластика. Дополнительно будет разработана современная модель глубокого машинного обучения для ускоренной характеризации микропластика при практическом использовании.
4. Будут установлены особенности адсорбции и переноса на частицах микропластика различных загрязнителей, представляющих угрозу окружающей среде и здоровью человека (пестициды, антибиотики, полициклические ароматические углеводороды, ионы тяжелых металлов и др.). Будет установлено, как адсорбция загрязнителей на микропластике меняет его поверхностные свойства, а также воздействие микропластика на почву и живые организмы.
5. С целью изучения процессов «старения» частиц микропластика будут проведены эксперименты по ускоренному состариванию модельных частиц микропластика в искусственных лабораторных условиях, имитирующих природные (УФ излучение, температура, влажность, солевой и кислотный состав водной среды и др.). Будут установлены особенности кинетики распада частиц микропластика, а также влияние на процессы старения особенностей химического строения полимерных цепей. Будет проведена сравнительная оценка скорости разрушения для частиц микропластика из небиодеградируемых и биодеградируемых полимеров.
6. В качестве одного из возможных подходов к решению проблемы микропластика будет разработана технология для производства биодеградируемых полимеров из доступного биосырья – в отличие от традиционных крупнотоннажных полимеров мельчайшие частицы биодеградируемых полимеров менее стабильны и не приводят к неконтролируемому накоплению микропластика в окружающей среде. Разработку технологии предполагается осуществить на базе действующего промышленного предприятия под руководством ведущего ученого проекта, проф. Х. Кенни, который является признанным экспертом в области синтеза и исследования биодеградируемых полимеров. Предварительно планируется получение биодеградируемых полимеров из биосырья с высоким содержанием сахаров, доступного на Северо-Западе – технологии производства таких полимеров на данный момент практически отсутствуют в Российской Федерации.

Перечисленные выше планируемые результаты внесут существенный вклад в решение важнейшей мировой проблемы пластикового загрязнения. Данная проблема междисциплинарна и имеет глобальный характер, однако соответствующие научные исследования практически отсутствуют в Российской Федерации, что ставит под угрозу обеспечение технологического суверенитета страны. Собственные исследования и прорывные технологии также необходимы при разработке и имплементации международного договора об ограничении пластикового мусора. Планируемые результаты проекта важны и для развития Новгородской области, поскольку почвы считаются основным накопителем микропластика в окружающей среде. Сельское хозяйство и производство минеральных удобрений, которые также могут содержать большое количество микропластика, являются ключевыми для региона. Результаты исследований опасности микропластика для сельскохозяйственных почв могут оказать существенное влияние как на продовольственную безопасность страны, так и на экономическое развитие Новгородской области. Разработанные в рамках проекта экспериментальные методики для выделения частиц микропластика будут иметь важное значение для практического использования, например, в виде научно обоснованных рекомендаций и регламентов, разрабатываемых для нужд Росприроднадзора.