Czystsza i wydajniejsza metoda degradacji mikrozanieczyszczeń obecnych w wodzie
Obecność antybiotyków w wodzie pogłębia kryzys związany z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe. Natomiast substancje perfluoroalkilowe, czyli ogromna rodzina związków, do której należą tysiące syntetycznych i powszechnie stosowanych chemikaliów, są przyczyną wielu problemów zdrowotnych. Niektóre z nich są rakotwórcze, inne negatywnie wpływają na płodność. To tylko dwa przykłady mikrozanieczyszczeń (ang. micropollutant, MP), których obecne technologie oczyszczania ścieków nie są w stanie wydajnie usuwać. Nowa generacja płyt katalitycznych opracowana przez zespół finansowanego ze środków UE projektu SMART może być rozwiązaniem tego problemu. „Nie ma wątpliwości, że potrzebne jest rozwiązanie zrównoważone, niedrogie oraz proste i bezpieczne w użyciu”, wyjaśnia Salvador Pané i Vidal z Instytutu Robotyki i Inteligentnych Systemów przy Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologii w Zurychu. „Spójrzmy na przykład na Szwajcarię, gdzie stosowanie chlorotalonilu, rakotwórczego pestycydu, zostało zakazane. Wody gruntowe w ponad połowie kantonów nadal są jednak zanieczyszczone metabolitami tego pestycydu, które występują w nich w stężeniu ponad 0,1 mikrograma na litr”.
Czyste i skuteczne rozwiązanie w postaci płyty katalitycznej
Fajer Mushtaq, doktorantka, którą opiekuje się Pané i Vidal, opracowała nowatorski materiał katalityczny. Ta płyta katalityczna ma duże pole powierzchni, a gdy zostanie poddana działaniu światła lub drgań, na mikroporowatej powierzchni katalizatora powstają przejściowe ładunki dodatnie i ujemne. Jeśli aktywowana w ten sposób płyta wejdzie w kontakt z wodą, ładunki rozszczepią jej cząsteczki, tworząc duże ilości wysoce reaktywnych rodników, nazywanych reaktywnymi formami tlenu, takich jak rodniki hydroksylowe. „Takie reaktywne formy tlenu są nieselektywne i łatwo wchodzą w reakcje z zanieczyszczeniami obecnymi w wodzie, rozkładając je na niegroźne produkty uboczne, takie jak CO2 i H2O. Cechują się ponadto bardzo krótkim czasem życia na poziomie mikro- lub nanosekund”, dodaje Pané i Vidal.
Przenośny reaktor do oczyszczania wody
Zespół projektu wykorzystał finansowanie z Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, by zoptymalizować właściwości katalizatora zarówno w nanoskali (regulacja porowatości i własności materiału), jak i makroskali (dopracowanie rozmiaru i kształtu). Celem było przygotowanie go do użycia w komercyjnych reaktorach służących do oczyszczania ścieków. Przenośny reaktor SMART jest w stanie przetworzyć 1 000 litrów wody dziennie i jest przeznaczony do zdecentralizowanego oczyszczania ścieków przemysłowych i szpitalnych. „Nasze reaktory mogą wykorzystywać źródła światła lub drgania mechaniczne wywołane, na przykład, przez przepływ lub bulgotanie wody. Natomiast obecne technologie usuwania mikrozanieczyszczeń ze ścieków, takie jak ozonowanie lub wykorzystanie sproszkowanego węgla aktywowanego, wiążą się z energochłonnym wytwarzaniem ozonu oraz nieustannym odtwarzaniem zapasów kosztownego węgla aktywowanego, który po zakończeniu oczyszczania trzeba spalić”. Imponujące wyniki oczyszczania wody z użyciem takiego katalizatora skłoniły zespół projektu SMART do założenia w 2020 roku firmy www.oxyle.com (Oxyle). „Jestem dumny z całej pracy naszego zespołu. Niezmiernie cieszy mnie uruchomienie firmy zajmującej się czystymi technologiami, która specjalizuje się w dostarczaniu niedrogich, zrównoważonych i zdecentralizowanych systemów do zaawansowanego oczyszczania wody, przeznaczonych dla zakładów przemysłowych i komunalnych”, mówi Pané i Vidal. Uczestnicząc w prestiżowych konkursach i programach grantów, w 2021 roku firma Oxyle uzyskała dofinansowanie w kwocie ponad 3,1 mln EUR. „Środki te pomogą nam wdrożyć większą liczbę płatnych instalacji pilotażowych w 2022 roku, uzyskać certyfikaty produktowe oraz przygotować nasze reaktory do wprowadzenia na rynek do 2023 roku”.
Słowa kluczowe
SMART, mikrozanieczyszczenia, MP, woda, woda gruntowa, oczyszczanie, katalizator
