BR27199301 – Разработка климатически-нейтральных новых материалов, передовых технологиий и методов для защиты окружающей среды от антропогенных загрязнений и изменения климата.

Цель – Разработать климатически нейтральные новые материалы, передовые технологии и методы защиты окружающей среды и среды обитания человека от техногенных загрязнителей и климатических изменений.

Актуальность: Загрязнение питьевой воды и почвы является важнейшей глобальной проблемой здравоохранения, требующей срочного решения с использованием доступных, простых и экономически эффективных методов снижения уровня патогенных, химических и радиологических загрязнителей. Усиление последствий изменения климата и стихийных бедствий, таких как наводнения, повышает риск распространения водных инфекций и опасных концентраций токсичных веществ, что требует оперативных мер. Сложный состав загрязнений, включающий органические и неорганические соединения, катионы и анионы, обуславливает необходимость комплексного подхода, способного эффективно устранять различные типы загрязнителей. В рамках проекта предлагается разработка климатически нейтральных материалов и технологий, а также мультимодальной биосовместимой системы-энтеросорбента для защиты окружающей среды и здоровья человека, что обеспечит долгосрочную устойчивость экосистем и повышение качества жизни.

Научный руководитель: Доктор Ph.D., Профессор, Тоқтарбай Жексенбек

Ожидаемые и достигнутые результаты: будут разработаны методы получения углеродных, неорганических, био- и гибридных сорбентов из отходов переработки фруктов, овощей и древесины, а также созданы супермакропористые полимерные гель-гибридные материалы с нано- и микрочастицами для очистки сточных и питьевых вод. На их основе будут разработаны и испытаны лабораторные прототипы технологий очистки воды от химических и микробиологических загрязнений с применением комплексных методов (сорбция, ионный обмен, фотокатализ, озонирование, плазма и др.) для различных условий использования. Будут изучены механизмы очистки, синергетические эффекты, а также проведен мониторинг загрязнений (включая микропластик) и разработаны методы очистки почв с применением биоугля, сорбентов и фиторемедиации. Дополнительно будут созданы новые каталитические материалы для утилизации CO₂ и пектиносодержащие энтеросорбенты для защиты организма человека, а также разработана методология оценки жизненного цикла и углеродного следа технологий с рекомендациями по переходу к циклической экономике. Результаты проекта будут опубликованы в международных и национальных научных изданиях, оформлены в виде монографии и защищены патентами или объектами интеллектуальной собственности.

Список публикаций с ссылками на них

1. Guo X., Yeszhan Y., Bexeitova K., Toshtay K., Toktarbay Z., Lee J., Azat S. Photocatalytic degradation of microplastics in aquatic system using metal and non-metal-doped TiO₂ catalyst // Journal of Water Process Engineering. – 2025. – Vol. 79. – P. 108956. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2025.108956
2. Yeszhan Y., Bexeitova K., Yermekbayev S., Toktarbay Z., Lee J., Berndtsson R., Azat S. Photocatalytic degradation of microplastics in aquatic environments: materials, mechanisms, practical challenges, and future perspectives // Water. – 2025. – Vol. 17. – P. 2139. DOI: https://doi.org/10.3390/w17142139
3. Bissenova M., Idrissov N., Kuspanov Z., Umirzakov A., Daulbayev Ch. Hybrid adsorption–photocatalysis composites: a sustainable route for efficient water purification // Materials for Renewable and Sustainable Energy. – 2025. – Vol. 14. – P. 44. DOI: https://doi.org/10.1007/s40243-025-00319-5
4. Altynov Y., Tlektesova D., Sapargali I., Azat S., Toktarbay Z., Kudaibergenov K. Performance comparison of agricultural waste-derived carbonized sorbents for phenol adsorption // Engineered Science. – 2025. DOI: https://dx.doi.org/10.30919/es1840
5. Кунарбекова М., Алипулы М., Сеймуханова Л., Сапаргали И., Каныкешова А., Азат С. Synthesis and characterization of N-doped activated carbon/TiO₂ composite // Combustion and Plasma Chemistry. Physics and Chemistry of Carbon and Nanoenergetic Materials: материалы XVI международного симпозиума. – Алматы: Институт проблем горения, 2025. – С. 126–128. ISBN 978-601-323-422-9.