Докладний звіт інституту екологічних проблем BLACKSMITH і швейцарського товариства захисту навколишнього середовища про рівень шкідливості різних підприємств світового виробництва викликав враження бомби, що розірвалася.

Згідно лікарям, екологічні проблеми несуть щорічно життя 125 мільйонів чоловік в світі.

Збиток від роботи різних підприємств можна порівняти з результатами таких епідемій, як туберкульоз і малярія, до створення відповідних вакцин, що зупинили поширення цих хвороб.

Всього в списку звіту присутні 2600 підприємств, які несуть пряму небезпеку здоров'ю і життю навколишнього населення. Більшість цих підприємств знаходяться в Індії, Китаї, Перу, Колумбії, Західній Африці і деяких районах Росії.

Представлений список заводів, які утилізують автомобільні акумулятори, що містять різні кислоти і свинець. Результати роботи екологів потрясають уяву: мова йде про величезну втрату життя людей.

Відзначається, що у всьому світі займаються утилізацією автомобільних акумуляторів. У разі, розвинених промислових країн, що захищають навколишнє середовище, збитку немає. Але коли мова йде про країнах, що розвиваються, де підприємства працюють без контролю і спостереження екологів, результати страхітливі.

Плавка свинцю завдає шкоди, як робітникам підприємства, так і для населення, що живе поруч із заводом. Подібні ж проблеми виникають при утилізації віджилих своє приладів електроніки.

Мова тут йде в основному про країни Західної Африки. Всього в звіті згадуються 70 подібних підприємств. Прямий збиток життю 2,5 мільйонам чоловік в рік.

Обробка шкір, вбитих тварин, також дуже шкідлива для людей. 2 мільйони осіб на рік гинуть в результаті того або іншого контакту з відповідними відходами цього виробництва.

У звіті говориться, що тільки суворий контроль і відповідні засоби захисту можуть позитивно вплинути на здоров'я майбутніх поколінь.

Вчені встановили, що наявність води не є обов'язковою умовою для нормальної рухливості і роботи міоглобіну. Робота опублікована в журналі Journal of the American Chemical Society, а її короткий зміст наводить New Scientist.

Робота більшості білків, і перш за все ферментів, пов'язана з внутрімолекулярної рухливістю. Під нею розуміється рух різних структур усередині білкової молекули одна відносно одної.

Автори дослідження зацікавилися тим, як зміниться рухливість в пептиди, якщо асоційовану з ним воду замінити на сурфактанти - поверхнево активні полімери.

Вчені провели таку заміну в міоглобін, а потім простежили за внутрімолекулярної динамікою за допомогою розсіювання нейтронів.

При цьому завдяки заміні водню на дейтерій в складі сурфактанту вчені могли окремо спостерігати за рухами самого білка і навколишнього його полімерної "шуби".

Дані розсіювання показали, що використання сурфактантів міоглобін залишився практично таким же гнучким і рухливим, як у присутності води.

Він як і раніше пов'язував і відпускав кисень, не дивлячись на те, що це супроводжується змінами в тривимірній структурі поліпептиду і вимагає значних внутрішньомолекулярних рухів.

До цих пір біофізики вважали, що для існування такої рухливості з молекулою білка повинно бути пов'язана велика кількість молекул води, що служить для підтримки структури і "змазує" тертя окремих частин пептиду.

Отримані результати можуть стати в нагоді для виготовлення штучних систем каталізу і фотосинтезу

Американські хіміки прискорили роботу ферменту-ліпази CALB за допомогою попередньої модифікації та опромінення світлом. Робота опублікована в журналі The Journal of Physical Chemistry Letters. Її короткий переказ можна прочитати на сайті національної лабораторії Оак Рідж.

Для того, щоб прискорити роботу ферменту, хіміки вирішили внести в нього фотоактивних з'єднання. При опроміненні світлом певної довжини хвилі таке з'єднання повинно було змінювати свою конформацію і перетворювати світлову енергію в механічну, "підштовхуючи" фермент до виконання роботи.

В якості об'єкта автори дослідження вирішили використовувати ліпазу B (фермент, що руйнує жири) з бактерії Candida antarctica - CALB. Щоб дізнатися, в яке місце ферменту слід вводити фотоактивних з'єднання, їм довелося випробувати безліч точок і провести з такими віртуальними ферментами безліч комп'ютерних симуляцій.

Щоб здійснити моделювання, дослідники використовували потужності суперкомп'ютера Jaguar, розміщеного в Національному центрі комп'ютерних досліджень в Оук-Ріджі (США). У червні 2011 року цей суперкомп'ютер посідав третє місце по продуктивності в світі.

У ході моделювання було встановлено, що фотоактивних з'єднання (азобензен) необхідно ввести між петлями, які, незважаючи на те, що віддалені від активного центру, впливають на передачу змін конформації в білку CALB.

Пратул Агарвал, перший автор статті, так прокоментував результати комп'ютерної симуляції: "Моделювання допомогло нам зрозуміти, як механічна енергія з поверхні може бути в кінці кінців перенесена в активний центр, де вона використовується для здійснення хімічної реакції".

Після отримання результатів симуляції вдалість підходу перевірили на реальному білку. Швидкість роботи модифікованого ферменту при опроміненні світлом була збільшена (в залежності від умов) в 8-52 рази.

Ферменти використовуються в безлічі біотехнологічних процесів.

Дослідження, здатні поліпшити їх роботу, потенційно здатні істотно здешевити виробництво багатьох речовин.

United States Patent 6,139,714
Livshits October 31, 2000
________________________________________
Method and apparatus for adjusting the pH of a liquid
Abstract
A process for adjusting the pH of an aqueous flowable fluid includes an electrochemical mechanism for adjusting the pH of an aqueous flowable fluid and a mechanism for then electrochemically stabilizing the adjusted pH of the fluid. A device for performing the process is also included. The device includes an inlet and a channel in fluid communication with the inlet. The channel has the appearance and properties of a U-shaped connected vessel. The U-shaped connected vessel includes an inlet accumulating passage in fluid communication with an active zone between two spaced electrodes wherein the active zone has a small volume relative to the passage for accelerating fluid flow from the passage through the active zone complying with the physics of connected vessels.

United States Patent 5,871,814
Livshits February 16, 1999
________________________________________
Pneumatic grip
Abstract
A device for shaping a vacuum includes a housing having a primary passageway which includes an inlet. A fluid shaping mechanism is disposed in the primary passageway in fluid communication with the inlet for changing the shape of a fluid flow into a planar fluid flow flowing radially outwardly from a central point. The fluid shaping mechanism includes a conically-shaped portion disposed within the primary passageway, a plurality of secondary passageways extending through the housing from a periphery of the cone-shaped surface to outlets at a bottom surface of the housing, and a reflector adjacent to and spaced from the bottom surface for uniformly reflecting the fluid from the secondary passageways radially outwardly to create a vacuum adjacent thereto.
United States Patent Application 20100193445
Kind Code A1
Livshits; David; et al. August 5, 2010
________________________________________
FOAMING OF LIQUIDS
Abstract
Methods and systems for processing of liquids using compressed gases or compressed air are disclosed. In addition, methods and systems for mixing of liquids are disclosed.

Робота хіміка з Університету Баффало, який намагався повторити результати експерименту групи вчених, призвела до того, що до статей цієї групи були опубліковані спростування у двох авторитетних наукових журналах.

Одним з журналів, що опублікували спростування, став Science, що входить у число найбільш авторитетних наукових видань. На сайті університету Баффало наводиться докладна інформація про ці події.

Джон Річард (John P. Richard) займався дослідженням механізмів ферментативного каталізу. Каталіз - це прискорення реакцій під дією певних речовин, які самі не змінюються в ході реакції. У живих системах каталізаторами реакція є особливі білки - ферменти. У 2004 році в Science вийшла стаття, автори якої повідомили про те, що їм вдалося змінити ферментативну активність певного білка.

Ця публікація викликала великий резонанс у науковому середовищі, так як до цього часу створення ферменту, фактично, de novo вважалося неможливим.

Річард спробував повторити описаний експеримент у себе в лабораторії.

Незважаючи на велику кількість спроб, йому і його колегам не вдалося відтворити результати авторів роботи. Замість цього в лабораторії Річарда встановили, що "нова" активність визначалася забрудненням білкового препарату одним з ферментів того організму, з якого був отриманий білок. Тобто, автори роботи недостатньо добре очистили білковий препарат.
Річард повідомив свої висновки одному з авторів роботи, Ому Неллінга (Homme Hellinga), а також редакторам журналів Science і Journal of Molecular Biology, в яких були опубліковані помилкові результати.

Неллінга визнав, що в публікаціях були допущені помилки, і обидва журналу розмістили спростування. Розслідування Університету Дюка, де була виконана робота, виявило, що винуватцем забруднення став студент, який очищав препарат.

У замітці, присвяченій дезавурованію статей, опублікованій в журналі Nature, підкреслюється, що подія свідчить про правильне перебігу наукового процесу. З іншого боку, перевірка невірних результатів і пошук помилки займають багато часу і, крім того, є вельми витратними.

Багато вчених, виявивши невідповідність, воліють не розбиратися в його причині, а просто відмовитися від експерименту. Річард вважає, що це невірний підхід, який, в кінцевому підсумку, шкодить самим дослідникам. Фонди, що виділяють гроші на наукові роботи, орієнтуються на публікації в даній області.

Якщо не видаляти помилкові, особливо що здаються перспективними, результати, у вчених менше шансів отримати грант на свої не настільки цікаві, на перший погляд, роботи.

Два впливових наукових журнали, Science і Nature щорічно публікують спростування до п'яти-шести статей. Одним з найвідоміших недавніх прикладів спростування роботи стало дезавуювання статті з Nature, одним з авторів якої була Лінда Бак (Linda Buck), Нобелівський лауреат по фізіології і медицині 2004 року.

Британські фізики навчилися контролювати рух крапель, левітірующіе над розжареною поверхнею завдяки ефекту Лейденфроста: направляти їх вгору по ухилу і відхиляти в сторони. Робота опублікована в журналі Scientific Reports, а її короткий зміст можна прочитати на сайті Університету Бата.

Учені працювали з металевими поверхнями, що несуть зубчасту текстуру різного характеру. На ці розігріті поверхні дослідники наносили краплі води і спостерігали за їх рухом. Виявилося, що нахил зубчастих борозен направляє киплячу левітірующіе краплю води вздовж власного нахилу навіть тоді, коли при цьому краплі доводиться підійматися в гору проти сили тяжіння.

Автори показали, що поверхні з більш загостреними борознами здатні "рухати" краплі вгору під більш значними кутами - до 18 градусів.

Крім того, вчені створили поверхню з потрійною насічкою: на відносно великі основні борозни наносилися під прямими кутами додаткові. Такі поверхні володіли ще більш незвичайними властивостями. Вони направляли киплячі краплі вгору по ухилу, однак при цьому допускали управління горизонтальним зміщенням: краплі рухалися прямо, вліво або вправо в залежності від того, до якої саме температури була нагріта поверхня.

Ефект Лейденфроста добре відомий усім, хто коли-небудь капав воду на розпечену сковорідку. Він полягає в тому, що вода на поверхні, температура якої перевищує певну критичне значення, починає левітувати на подушці з пари, витікаючого з нижньої сторони краплі.

Раніше інша група фізиків показала, що ефект Лейденфроста можна використовувати для того, щоб змусити воду кипіти без утворення пухирців. У ході експерименту вчені опускали у воду розігріті металеві кульки, що мають сильні водовідштовхувальні властивості завдяки нанесенню мікротекстур і спеціального хімічного покриття.

United States Patent Application 20100224506
Kind Code A1
Livshits; David; et al. September 9, 2010
________________________________________
PROCESS AND APPARATUS FOR COMPLEX TREATMENT OF LIQUIDS
Abstract
Methods and apparatus for complex treatment of contaminated liquids are provided, by which contaminants are extracted from the liquid. The substances to be extracted may be metallic, non-metallic, organic, inorganic, dissolved, or in suspension. The treatment apparatus includes at least one mechanical filter used to filter the liquid solution, a separator device used to remove organic impurities and oils from the mechanically filtered liquid, and an electroextraction device that removes heavy metals from the separated liquid. After treatment within the treatment apparatus, metal ion concentrations within the liquid may be reduced to their residual values of less than 0.1 milligrams per liter. A Method of complex treatment of a contaminated liquid includes using the separator device to remove inorganic and non-conductive substances prior to electroextraction of metals to maximize the effectiveness of the treatment and provide a reusable liquid.

United States Patent Application 20100224497
Kind Code A1
Livshits; David; et al. September 9, 2010
________________________________________
DEVICE AND METHOD FOR THE EXTRACTION OF METALS FROM LIQUIDS
Abstract
A volume-porous electrode is provided which increases effectiveness and production of electrochemical processes. The electrode is formed of a carbon, graphitic cotton wool, or from carbon composites configured to permit fluid flow through a volume of the electrode in three orthogonal directions. The electrode conducts an electrical charge directly from a power source, and also includes a conductive band connected to a surface of the electrode volume, whereby a high charge density is applied uniformly across the electrode volume. Apparatus and methods which employ the volume-porous electrode are disclosed for removal of metals from liquid solutions using electroextraction and electro-coagulation techniques, and for electrochemical modification of the pH level of a liquid.

Інженери Массачусетського технологічного інституту створили водовідштовхувальне нанопокриття, з якого краплі конденсується пара зістрибують самостійно.

Робота опублікована в журналі Nano Letters, а її короткий зміст можна прочитати на сайті інституту.

Створена авторами структурована поверхня виглядає під мікроскопом як газон з кристалів оксиду міді. При нанесенні на неї відповідного покриття, її водовідштовхувальні властивості стають настільки вираженими, що краплі конденсованої пари на ній практично не тримаються.

Більш того, при злитті двох більш дрібних крапель виділяється енергії стає достатньо для того, щоб вийшла велика крапля сама відстрибнула від поверхні.

Метою інженерів при створенні незвичайній поверхні було збільшити теплопровідність теплообмінників в конденсаторах пара. Справа в тому, що при використанні для цього звичайних мідних труб на їх поверхні швидко утворюється водяна плівка, яка перешкоджає теплообміну.

Чим швидше віддаляються краплі рідини з теплообмінника, тим вище його ефективність, тому останнім часом набули поширення теплообмінники з яскраво вираженою гідрофобною поверхнею.
Автори показали, що нова поверхня дозволяє на третину збільшити швидкість перенесення тепла навіть у порівнянні з найсучаснішими гідрофобними теплообмінниками.

Оскільки подібні пристрої застосовуються у тому числі на електростанціях, таке зростання ефективності можна вважати дуже значним.

Раніше інша група інженерів (також з MIT) для вирішення задачі підвищення швидкості теплообміну використовувала подібний підхід.

Вчені також створювали гідрофобну поверхню з мікротекстур, однак у минулому варіанті для цього використовувалася складна технологія фотолітографії, а не хімічна обробка.