Woda pitna bez arsenu dla argentyńskiego bydła
Arsen jest jednym z najbardziej toksycznych pierwiastków występujących naturalnie w przyrodzie. Badania argentyńskich poziomów wodonośnych na obszarach wypasania bydła wykazały poziomy arsenu stanowiące realne zagrożenie dla zdrowia ludzi – arsen dostaje się bowiem do łańcucha żywnościowego poprzez mleko lub mięso. Pojawiła się w związku z tym wyraźna potrzeba stosowania skutecznych, tanich oraz zrównoważonych metod uzdatniania wody pitnej spożywanej przez bydło. Krowy wypijają około 70 litrów wody dziennie, a w każdym gospodarstwie średniej wielkości żyje około 100-120 sztuk bydła. W praktyce oznacza to, że znajdujący się w gospodarstwie system uzdatniania wody musi być w stanie przetworzyć co najmniej 7 000-8 400 litrów wody każdego dnia. Ograniczenia finansowe, wymagania operacyjne oraz problemy związane z jakością wody mogą utrudnić wdrażanie różnorodnych dostępnych technologii pozwalających na usuwanie arsenu z wody w niewielkich, zwłaszcza wiejskich systemach. Z tego powodu zwykle zaleca się stosowanie prostego procesu uzdatniania wody opartego na adsorpcji oraz wymiennikach jonowych. Problemem ograniczającym szerokie wykorzystanie rozwiązań opartych na jednorazowych filtrach adsorpcyjnych i wymiennikach jonowych jest utylizacja zużytych filtrów oraz powstających w wyniku ich stosowania odpadów niebezpiecznych. Zaawansowane materiały nanostrukturalne Finansowany przez Unię Europejską projekt NANOREMOVAS zajął się rozwiązaniem tych problemów, gromadząc grono partnerów przemysłowych oraz przedstawicieli środowisk akademickich z Europy oraz z Argentyny. Konsorcjum projektu realizowanego dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie” „opracowało i wdrożyło pilotażową instalację pozwalającą na zdalne uzdatnianie wód zanieczyszczonych arsenem, stosując przy tym interdyscyplinarne podejście w celu rozwiązania złożonych kwestii technicznych, a także problemów środowiskowych, społecznych, gospodarczych oraz zdrowotnych”, mówi koordynator projektu dr Manuel Valiente. Partnerzy projektu zebrali nową wiedzę na temat mechanizmów adsorpcji arsenu przy pomocy wielu różnorodnych, zaawansowanych materiałów adsorpcyjnych. Wśród zgromadzonych danych znalazły się informacje na temat termodynamiki, kinetyki i selektywności, zebrane przy pomocy najnowocześniejszych technik. Zgromadzone dane posłużyły do zaprojektowania i zastosowania nowatorskich, zaawansowanych i wielofunkcyjnych materiałów nanostrukturalnych wychwytujących zanieczyszczenia nieorganiczne, które stało się możliwe dzięki badaniu nowych procesów syntetycznych i procesom modyfikacji powierzchni uprzednio badanych tylko i wyłącznie w warunkach laboratoryjnych. Nowe podejście Członkowie konsorcjum projektowego opracowali nową metodę desorpcji arsenu i regeneracji sorbentu bez konieczności dodawania odczynników dzięki wykorzystaniu właściwości termodynamicznych systemu adsorpcji. „Wyjątkowo precyzyjne dostosowanie tych właściwości umożliwiło nadanie materiałowi i całemu układowi wymaganej selektywności i możliwości regeneracji. Dzięki wykorzystaniu podejścia niewykorzystującego żadnych odczynników do odzyskiwania sorbentu udało się zmniejszyć zużycie odczynników chemicznych i przyczynić się w ten sposób do obniżenia kosztów całego procesu”, mówi dr Valiente. Naukowcy zintegrowali te rozwiązania w pilotażowej instalacji i następnie zweryfikowali ich działanie i osiągi w realnych warunkach pracy, uzdatniając wodę skażoną arsenem. „Opracowany prototyp jest zgodny z zasadami zrównoważonej gospodarki wodnej oraz zrównoważonych technologii uzdatniania wody, zapewniając neutralność energetyczną, minimalne zużycie substancji chemicznych oraz odpowiedzialne zarządzanie”, podsumowuje dr Valiente. Rozwiązanie opracowane w ramach projektu NANOREMOVAS przyniesie korzyści hodowcom bydła w Argentynie, a także konsumentom w Unii Europejskiej oraz na całym świecie. Dodatkowo, materiały nanostrukturalne opracowane w ramach projektu zostaną ocenione pod kątem ich zastosowania w przemyśle górniczym i metalurgicznym, a także chemicznym i farmaceutycznym.
Słowa kluczowe
NANOREMOVAS, woda, arsen, bydło, adsorpcja, nanostrukturalne, regeneracja, wymiana jonowa
