Tanich, łatwo dostępnych i skutecznych środków myjących, które nie tylko trwale usuwają metale, ale mają korzystny wpływ na żyzność oczyszczanej gleby, poszukują naukowcy Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. Ich uwagę zwróciły związki organiczne odzyskiwane z osadów ściekowych.
Po co myć glebę? Po to, aby skutecznie usunąć z niej zanieczyszczenia, np. metale ciężkie i metaloidy, które ze względu na swoją trwałość, tendencję do bioakumulacji oraz toksyczność stanowią istotny problem środowiskowy. Ich zawartość w glebach często przewyższa zawartość zanieczyszczeń ropopochodnych. Największe zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi występują np. terenach poprzemysłowych, pokolejowych, powojskowych czy pokopalnianych.
Oczyszczanie gleby z metali ciężkich to remediacja. Jedną z jej metod jest płukanie. Polega na rozpuszczaniu metali związanych z jej frakcjami (mineralną, organiczną) chemicznym środkiem myjącym, np. roztworem kwasu. Negatywnym skutkiem takiego płukania jest pogorszenie jakości gleby m.in. poprzez jej zakwaszenie czy wyjałowienie z pierwiastków biogennych lub substancji organicznych.
Środki naturalne – zbyt drogie
Duży potencjał w remediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi wykazują też środki myjące pochodzenia naturalnego, np. ekstrakty z roślin (drzewo mydlane pochodzące z Karaibów i Ameryki Środkowej). Pomimo swojej skuteczności są kosztowne, a ich dostępność jest ograniczona.
Naukowcy na całym świecie szukają zatem środków myjących tanich, łatwo dostępnych i skutecznych, które nie tylko trwale usuwają metale, ale mają korzystny wpływ na żyzność oczyszczanej gleby. Badacze z Katedry Biotechnologii w Ochronie Środowiska na Wydziale Geoinżynierii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie zwrócili uwagę na rozpuszczone nisko- i wielkocząsteczkowe związki organiczne odzyskiwane z osadów ściekowych. Są łatwo dostępne, tanie, mogą być produkowane w nieograniczonych ilościach i co najważniejsze – polepszają właściwości oczyszczanej gleby.
Co kryją w sobie osady ściekowe?
Osady ściekowe są bogatym źródłem rozpuszczonej materii organicznej, w tym substancji humusowych. Wykazują one zdolności kompleksowania metali (wiązania jonu metalu z grupami funkcyjnymi środka myjącego) i ich usuwania z gleby. Są zasobne w pierwiastki nawozowe i mogą korzystnie wpływać na poprawę wartości nawozowej oczyszczanej gleby.
Na podstawie badań zespół z UWM wykazał, że osady ściekowe mogą być źródłem materii organicznej, w tym substancji humusowych, które po rozpuszczeniu są stosowane do oczyszczania gleby. Roztwory myjące pozyskane z osadów ściekowych mają dużą zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego wody, co ma wpływ na większą skuteczność płukania. Związki organiczne zawarte w tych roztworach zawierają liczne grupy funkcyjne zdolne do kompleksowania metali.
Skuteczne i tanie
Kortowscy naukowcy testowali roztwory myjące do oczyszczania gleb zanieczyszczonych miedzią, ołowiem, cynkiem i kadmem oraz gleb z terenów pohutniczych silnie zanieczyszczonych arsenem oraz z terenów hutniczych zanieczyszczonych mieszaniną miedzi, ołowiu i cynku.
Wykazaliśmy dużą skuteczność testowanych środków myjących do usuwania miedzi, cynku i kadmu. To oznacza, że mogą one być alternatywą dla istniejących na rynku komercyjnych preparatów. Tym bardziej, że koszt ich uzyskania jest znikomy, ponieważ do ekstrakcji używamy głównie wody. Stwierdziliśmy również dużą skuteczność roztworu myjącego z osadów ściekowych do usuwania z gleby toksycznego arsenu. Skuteczność jego okazała się nawet wyższa od skuteczności komercyjnie dostępnych środków myjących pochodzenia roślinnego – mówi dr hab. inż. Mariusz Gusiatin, prof. UWM, kierownik zespołu.
Po przetestowaniu skuteczności środków myjących zespół oceniał jakość gleby po remediacji pod względem jej żyzności.
Okazało się, że środki myjące z osadów ściekowych nie dość, że z dużą efektywnością usuwają metale, to jeszcze korzystniej wpływają na jakość oczyszczonej gleby niż preparaty komercyjne. Są bogate w składniki odżywcze (np. azot, fosfor, potas, kwasy próchniczne), czyli w procesie płukania gleby, równocześnie z usuwaniem metali, następuje polepszenie jej właściwości. Środki myjące mogą być pozyskiwane nawet z osadów o ponadnormatywnej zawartości metali ciężkich, a więc z takich, które nie mogą być stosowane w rolnictwie ani kompostowane. Wynika to z tego, że warunki ekstrakcji uniemożliwiają wypłukiwanie metali ciężkich z osadów, co oznacza, że nie przechodzą one do roztworu myjącego – dodaje dr hab. inż. Dorota Kulikowska, prof. UWM.
Nie odpad, lecz potencjał
Osady ściekowe są łatwo dostępnym i tanim źródłem roztworów myjących, bo ich ilość w oczyszczalniach ścieków stale wzrasta. W 2019 r. w oczyszczalniach wytworzono ponad 1 mln ton suchej masy osadów.
Zaproponowana przez nasz zespół metoda płukania gleb za pomocą środków myjących z osadów ściekowych wpisuje się strategię gospodarki cyrkulacyjnej, w której osady ściekowe traktowane są nie jako odpady, lecz zasoby – podsumowują członkowie olsztyńskiego zespołu badawczego.
Za ten oryginalny oryginalny sposób oczyszczania gleby, chroniony już patentem, otrzymali niedawno nagrodę w ministerialnym konkursie Regionalna Inicjatywa Doskonałości.
Lech Kryszałowicz, źródło: UWM