Химики заставили бактерии произвести трехмерную сетчатую структуру, которая может удерживать в себе слой воды. Благодаря этому, а также олеофобности материала, мембрана из бактериальной целлюлозы хорошо пропускает воду, но не пропускает масло. Полученная мембрана проявляет высокую эффективность разделения смесей, а материал для нее можно получить дешевым и экологичным способом.

Работа опубликована в журнале Langmuir.

Во время очистки бытовых и производственных сточных вод часто необходимо разделять смесь масляных жидкостей и воды. Часто исследуются мембраны, которые могут выделить масло из воды, то есть отталкивают воду, но пропускают масло. Но как правило, в этих материалах есть вредные фтор-содержащие вещества. Также их сложно очистить от остатков масла и использовать вновь, что сильно влияет на срок службы материала.

Можно зайти и с другой стороны: создать мембраны, которые пропускают воду, но не пропускают масляные жидкости. Такой материал может быть использован для разделения фаз под действием силы тяжести: обладающая большей плотностью вода быстрее соприкасается с гидрофильной мембраной.

Идеальный материал для таких мембран — тот, который одновременно обладает супергидрофильностью и суперолеофобностью. Однако его достаточно сложно создать. Если поверхность какого-либо материала может оттолкнуть органические жидкости, то она может оттолкнуть и воду (из-за того, что поверхностное натяжение воды сравнительно выше). На помощь приходит сама вода: если смочить пористую мембрану, она будет демонстрировать необходимую гидрофильность. Соответственно, необходимо получить олеофобный материал, который способен удерживать в своей трехмерной структуре воду.

В качестве такого материала уже предлагалось использовать целлюлозные мембраны. Их пористая структура позволяет эффективно удерживать в толще мембраны слой воды: распределенные по всей поверхности гидроксильные группы формируют с водой водородные связи и одновременно отталкивают масло. Но получать нужную целлюлозную структуру из природных материалов исследовательским группам ранее приходилось в несколько этапов, используя агрессивные химические реагенты при высоких температурах.

Химики из Университета штата Северная Каролина под руководством Венди Краузе (Wendy Krause) предложили использовать целлюлозный материал, который вырабатывают бактерии.