Химики из России и Китая научились очищать сточные воды от антибиотиков

Сотрудники химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова совместно с коллегами из Китая разработали катализатор, эффективно разлагающий популярные антибиотики.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Ежегодно Всемирная организация здравоохранения публикует список инфекций, которые плохо поддаются лечению из-за устойчивости бактерий к существующим антибиотикам. Микробы приобретают резистентность к этим лекарствам из-за неконтролируемого применения последних, и не только в медицинских целях.

Так, антибиотики активно используются в сельском хозяйстве для профилактики болезней, ускорения роста животных, борьбы с бактериозами растений. Некоторые из этих веществ попадают в сточные воды и океан, нарушая экологический баланс, а затем остаются в природной среде в течение длительного времени.

Один из типов антибиотиков ‒ антибиотики тетрациклиновой группы активно используются в сельском хозяйстве ввиду их доступности и широкого спектра действия. При этом раствор тетрациклинов в воде может сохранять активность более месяца, поэтому риск попадания антибиотика в окружающую среду очень высок.

Однако безопасные, стабильные и недорогие катализаторы, ускоряющие разложение тетрациклина, могут остановить распространение этого вещества через промышленные стоки.

"Сотрудники кафедры химической технологии и новых материалов МГУ и их партнёры из Лаборатории по утилизации неметаллических минералов и твёрдых отходов (Китайский университет геонаук) создали церий-содержащий катализатор на основе природного минерала апатита, который эффективно ускоряет окисление тетрациклина", – рассказывает декан химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Степан Калмыков, не участвовавший в исследовании.

Оксиды металлов, таких как марганец и церий, часто используют в качестве катализаторов разложения антибиотиков, уточняет соавтор статьи Дина Дейнеко, доцент кафедры химической технологии и новых материалов МГУ. Трудность в том, чтобы помешать этим реагентам в свою очередь загрязнить очищаемую воду. Химики решили эту проблему, встроив ионы церия в устойчивую кристаллическую решётку апатита.

Апатит – природный минерал, основой которого является фосфат кальция. Эта же минеральная основа у костной ткани человека, поэтому вещество абсолютно не токсично. При этом устойчивость его структуры мешает добавленному в минерал церию попадать в воду (это авторы подтвердили экспериментами).

"Церий может служить активным центром реакции, а также благодаря своим спектроскопическим свойствам одновременно может быть индикатором для определения малейших содержаний антибиотиков в воде", – говорит Дина Дейнеко.

Высокую эффективность катализатора учёные показали, проведя опыты в промышленном озонаторе.

К слову, ранее "Вести.Наука" писали о том, что устойчивые к лекарствам бактерии могут распространяться благодаря стиральным машинам с щадящим циклом стирки, и как устойчивость к антибиотикам может усилиться из-за хлора в сточных водах.