Systemy plazmowe pozwalające oczyszczać roztwory wodne ze związków endokrynnie czynnych, czyli takich, które mogą oddziaływać na nasz organizm, opracowali naukowcy z Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu Gdańskiego. Rozwiązanie pomoże oczyszczać ścieki np. z pozostałości leków i środków antykoncepcyjnych.
O problemie oczyszczania ścieków z zanieczyszczeń biologicznie czynnych mówi się od lat. Do kanalizacji trafiają m.in. hormony i antybiotyki z przyjmowanych przez nas leków – nie tylko ze względu na wrzucanie niewykorzystanych lekarstw do toalety (co niestety ciągle się zdarza), ale i po prostu wraz z naszymi odchodami. Resztki z leków wydalają także zwierzęta hodowlane, a ścieki zawierające takie związki mogą też generować zakłady przemysłowe. Póki co w oczyszczalniach brakuje w pełni skutecznych i ekonomicznych metod unieszkodliwiania substancji biologicznie czynnych. Dlatego istnieje ryzyko, że takie związki przenikają do środowiska.
Plazmowe „pioruny”
Od sześciu lat wspólne badania z tym związane prowadzą naukowcy z Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu Gdańskiego. Ich pomysłem jest wykorzystanie plazmy, a konkretnie tzw. nietermicznej plazmy atmosferycznej. Sprowadza się to do zastosowania bardzo wysokiej energii do powietrza atmosferycznego (czyli gazu), żeby przekształcić je w zbiór naładowanych cząsteczek. W praktyce wygląda to tak, że naukowcy wytwarzają niewielkie „pioruny”, które stykając się z daną powierzchnią czy – w tym przypadku – roztworem wodnym, oczyszczają go z zanieczyszczeń.
Patent, który właśnie uzyskaliśmy, dotyczy naszego pierwszego systemu plazmowego, czyli układu reakcyjno-wyładowczego, w którym ciecz wprowadzamy do komory wyładowczej i tam traktujemy ją jednym „piorunem” o określonych właściwościach – tłumaczy dr hab. inż. Anna Dzimitrowicz z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. – I to dzieje się w sposób ciągły, czyli w przyszłości ścieki mogą stale przepływać i na bieżąco być oczyszczane z substancji organicznych. Ciągle rozwijamy to rozwiązanie, opracowaliśmy także inne systemy plazmowe, tzw. szczotki plazmowe. Można je sobie wyobrazić jak słuchawkę prysznicową, tylko zamiast wody wychodzą z niej nasze „pioruny”, co zwiększa skuteczność i tempo oczyszczania próbki – opisuje.
Rozwiązanie pozwala na jednoczesne usuwanie roztworów wodnych z bisfenolu A (BPA), bisfenolu S (BPS), 17-alfa-etyloestradiolu (EE2), deksametazonu (DXM), benzofenonu (BPH), dapsonu (DPS) oraz 2-nitrofenolu (2-NIP) – i co bardzo istotne – nie wymaga stosowania żadnych dodatkowych substancji (np. kosztownych szlachetnych gazów wyładowczych, takich jak np. hel) czy odczynników chemicznych i/lub wysokich temperatur. Badacze wykazali, że ich system zapewnia około 70 proc. skuteczności usuwania zanieczyszczeń (dane są różne dla poszczególnych związków biologicznie czynnych). W pierwszym opracowanym przez naukowców systemie woda przepływała przez instalację z szybkością przepływu około 3,5 cm3/min, czyli ok. 180 cm3 na godzinę.
Przy czym należy pamiętać, że to było nasze pierwotne rozwiązanie, a patent dotyczy samego sposobu dezaktywacji zanieczyszczeń, a nie konkretnego urządzenia. Te instalacje, które obecnie testujemy, to już 0,5 litrów na minutę, czyli ok. 30 litrów na godzinę, a wkrótce zaczniemy prace nad bardziej przemysłowymi instalacjami – podkreśla dr hab. inż. Piotr Jamróz z Wydziału Chemicznego PWr.
Nie tylko oczyszczalnie ścieków
Na razie naukowcy weryfikowali działanie opracowanego przez siebie sposobu dezaktywacji związków endokrynnie czynnych na specjalnie przygotowanych próbkach laboratoryjnych. Wkrótce zaczną współpracę z partnerem z przemysłu, by prowadzić z nim zaawansowane testy. Próbki od partnera będą trafiać jednocześnie do zespołu naukowców z Uniwersytetu Gdańskiego i na Politechnikę Wrocławską, gdzie zostaną zbadane w nowo utworzonym Zakładzie Inżynierii Genetycznej przy Katedrze Chemii Analitycznej i Metalurgii Chemicznej.
Jak podkreślają autorzy rozwiązania, w przyszłości mogłoby ono stać się nie tylko jedną z instalacji wykorzystywanych w całym systemie np. zakładów oczyszczania ścieków, ale także posłużyć np. w przemyśle farmaceutycznym, zakładach produkcji rolnej czy nawet w szpitalach – żeby oczyszczać ścieki ze związków biologicznie aktywnych na miejscu, zanim jeszcze trafią do kanalizacji.
źródło: PWr
Ciekawe rozwiązanie nasuwające pytanie dotyczące zapotrzebowania na energię elektryczną do wytworzenia plazmy, która oczyści ścieki w ilości 30 l/h. Jak sądzę wzrost ilości oczyszczanych ścieków na jednostkę czasu będzie generował większe zużycie energii elektrycznej i raczej nie będzie to wzrost proporcjonalny.