Przełomowa technologia oczyszczania wody w sposób inspirowany naturą
Chociaż bardzo powszechne jest mniemanie, że Europa posiada wystarczające zasoby wodne, zmiana klimatu sprawia, że skala zjawiska, jakim jest niedobór wody(odnośnik otworzy się w nowym oknie), stale się powiększa. Stres wodny jest problemem szczególnie dotkliwym dla południowych regionów Europy, gdzie głównym sposobem na poprawę zaopatrzenia w słodką wodę jest odsalanie wody brachicznej (słonawej) oraz wody morskiej. W związku z prognozowanym wzrostem zapotrzebowania na słodką wodę w nadchodzących latach spodziewana jest też ekspansja sektora odsalania wody(odnośnik otworzy się w nowym oknie). W procesie odwróconej osmozy, będącej obecnie najczęściej stosowaną w Europie technologią odsalania, wykorzystywana jest zasada osmozy, umożliwiająca usuwanie soli z wody morskiej poprzez przepuszczanie wody przez szereg półprzepuszczalnych membran. Jest to jednak energochłonny(odnośnik otworzy się w nowym oknie) proces, który ma znaczny udział w emisjach dwutlenku węgla w Europie, a dodatkowo pozostawia produkty uboczne(odnośnik otworzy się w nowym oknie), takie jak solanka, które mogą być szkodliwe dla środowiska.
Na ratunek spieszy sama przyroda
Aby pokonać problem niedoboru wody i stworzyć bardziej zrównoważony proces odsalania, specjalizująca się w technologiach wodnych firma Aquaporin(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opracowała membranę biomimetyczną opartą na akwaporynach – białkach tworzących kanaliki wodne(odnośnik otworzy się w nowym oknie), dzięki czemu standardowa membrana polimerowa została wzmocniona za pomocą biologicznego kanału transportującego wodę. Firma znacząco udoskonaliła tę przełomową technologię w ramach finansowanego przez UE projektu AMBROSIA, w wyniku którego opracowała pierwszą na świecie biomimetyczną membranę do odwróconej osmozy wody słonawej i przygotowała ją do produkcji na skalę przemysłową. Ta nowa koncepcja membrany biomimetycznej może zrewolucjonizować obecną technologię odwróconej osmozy, zmniejszając zarówno jej koszt, jak i zużycie energii i wody. Dzięki temu stanowi ona istotny wkład w rozwój sektora odsalania wody. Koordynator projektu dr Jörg Vogel wyjaśnia, w jaki sposób w ramach projektu udało się przejść od produkcji membran wielkości małych płytek (o powierzchni nie większej niż kilka centymetrów kwadratowych) do wytwarzania ich w technologii roll-to-roll, która umożliwia produkcję membran o powierzchni kilku tysięcy metrów kwadratowych: „W ciągu trzech lat trwania projektu AMBROSIA podołaliśmy temu zadaniu, opracowując zgodne z normą branżową elementy, które mogą dorównać dostępnym na rynku produktom pochodzącym od dostawców z ponad 30-letnim doświadczeniem w produkcji, a nawet je przewyższyć. Oznacza to, że na tym etapie dysponujemy przedkomercyjną wersją membrany do odwróconej osmozy wody słonawej, nazwanej Aquaporin Inside®”.
Czysta woda pitna i korzyści dla przemysłu
Droga od produkcji na małą skalę pilotażową do technologii umożliwiającej powlekanie setek metrów membrany nie była pozbawiona wyzwań, które wymagały wytężonej pracy wszystkich osób w firmie. Jak zaznacza Vogel: „Musieliśmy rozwiązać wiele problemów, zwłaszcza po to, by móc przenieść protokoły z laboratorium do maszyny produkcyjnej i stworzyć stabilny produkt o jednorodnym charakterze. Wymagało to zaangażowania grupy badawczo-rozwojowej w Danii, przeprowadzenia większej liczby prób pilotażowych we współpracy z naszym zespołem w Singapurze, a także wielokrotnego testowania pełnowymiarowej maszyny. W tym czasie zadaniem naszych specjalistów w dziedzinie badań nad białkami była optymalizacja rozwiązania Aquaporin Inside®, tak by spełniało wymagania produkcji na dużą skalę, a nasz zespół ds. rozwoju biznesu i sprzedaży intensywnie pracował nad stworzeniem bazy potencjalnych klientów i partnerów działań testowych, którzy byliby skłonni zaangażować się w nowatorskie przedsięwzięcie”. Opracowanie membrany biomimetycznej toruje drogę dla ukierunkowanego rozwoju produktów w sektorach odsalania wody oraz produkcji żywności i napojów, a także daje możliwość stworzenia energooszczędnego systemu filtracji wykorzystującego odwróconą osmozę wody słonawej do celów gospodarczych i przemysłowych. Faktem jest jednak, że innowacyjna membrana już teraz zajmuje centralne miejsce w projektach w dziedzinie badań i innowacji realizowanych zarówno w Europie, jak i na całym świecie(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Będzie ona przedmiotem prac projektu REWAISE, realizowanego w ramach programu »Horyzont 2020«, który pozwoli na dalszą optymalizację składu chemicznego membrany oraz przetestowanie go w pilotażowych warunkach przemysłowych zbliżonych do komercyjnych”, mówi Vogel. „Ponadto opracowujemy technologię filtracji opartą na odwróconej osmozie wody słonawej na potrzeby odzyskiwania wody i zasobów w ramach europejskiego projektu dotyczącego oczyszczania ścieków komunalnych”. Wyniki projektu AMBROSIA mają szansę przyczynić się do sukcesu globalnych wysiłków zmierzających do przezwyciężenia problemu niedoboru wody – jednego z największych wyzwań naszych czasów.
