Мусорный контейнер с солнечной панелью в крышке, разработанный учёными, устраняет неприятные запахи отходов

Более 1 000 часов внутри мусорного бака с разлагающимися фруктами, хлебом и вином маленький модуль, установленный на крышке, продолжал разрушать выделяемую отходами уксусную кислоту. Никакого питания от сети, батареи или солнечной панели: энергией служит непосредственно солнечный свет, сфокусированный на каталитическом элементе.

Устройство разработано группой китайских исследователей и описано в работе, опубликованной в журнале Environmental Science & Technology. Авторы — Тонгчжоу Сю и его коллеги, среди которых исследователи из Пекинской академии наук и технологий, Центрально-Китайского нормального университета и Хуачжунского университета науки и технологий.

Идея рождается из одной из менее благородных сторон управления органическими отходами: приходится жить с запахом, когда крышку открывают в жару. Во время разложения образуется несколько летучих соединений; исследователи сосредоточили внимание на уксусной кислоте, одной из летучих жирных кислот, ассоциируемых с резким запахом пищевых отходов. Экспериментальное устройство пытается разрушать молекулы прямо внутри контейнера, прежде чем они попадут в воздух.

Dentro il coperchio c’è un catalizzatore al manganese e litio

Выбранный материал — диоксид марганца, модифицированный литиевыми ионами, в исследовании обозначаемый как Li–MnO₂. Добавление лития меняет распределение электронов внутри материала и делает реакцию деградации уксусной кислоты под воздействием света более эффективной.

В прототипе каталитический элемент заключён в съемный газопроницаемый модуль. Линза фокусирует солнечное излучение на материал: свет преобразуется в тепло на поверхности и одновременно стимулирует электронные процессы, необходимые для реакции. В лабораторных условиях Li–MnO₂ разрушал уксусную кислоту эффективнее обычного MnO₂ и активированного угля при условиях света, моделируемых исследователями, сохраняя хорошие характеристики даже в присутствии влаги.

Активированный уголь, который часто используют в фильтрах-ароматизаторах, в первую очередь удерживает молекулы. Здесь цель иная: заставить уксусную кислоту реагировать и разлагаться. По словам Джинлонга Вана, одного из соответствующих авторов, мотивация была прагматичной: воздействовать запах на источник, внутри бака, как поясняется в пресс-релизе Американского химического общества.

Frutta marcia, pane e vino per oltre 40 giorni

После испытаний материала группа перешла к более бытовым условиям: модуль был установлен на крышке обычного мусорного бака на колесах и подвергался естественному солнечному свету, в то время как внутри разлагались фрукты, хлеб и вино.

Система продолжала деградацию уксусной кислоты более 40 дней, превысив указанные в работе 1 000 часов работы. Авторы считают этот результат свидетельством стабильности устройства в сценарии, близком к городским отходам. Энергетическое преимущество очевидно: каталитические системы снижения запахов могут требовать электроподогрева, тогда как здесь работу выполняет свет.

Однако есть важная граница. Исследование в основном измеряет удаление уксусной кислоты, которую авторы называют ключевым компонентом среди летучих жирных кислот, образующихся в отходах. Мусорник же содержит гораздо более сложную смесь пахучих веществ, поэтому более 1 000 часов работы не доказывают, что крышка устраняет любой возможный неприятный запах.

Per ora resta un prototipo

Работа демонстрирует, что принцип может работать и вне маломасштабного лабораторного реактора: существует реальный модуль, его можно смонтировать на обычном баке, и он работал в течение недель с реальными пищевыми отходами. До того, чтобы разместить его на ведре для пищевых отходов, ещё предстоит пройти долгий путь.

Исследование не устанавливает, какую устойчивость сохранит система при длительных периоды слабого освещения и не документирует срок службы в месяцы или годы под дождём, грязью, жиром, ударами и повторными мойками. Авторы говорят о возможном будущем применении для управления запахами отходов, а не о готовом к рынку продукте. На данный момент это прототип с очень конкретной ценностью: более сорока дней он использовал то, что на крышке открытого мусорного бака уже доступно бесплатно — солнечный свет.