Fény segítségével tisztítják a vizet – Új irányt vehet a hatékony szennyvízkezelés
Alkottak egy rendszert, amellyel egyszerre lesz jobb és fenntarthatóbb a szennyvízkezelés. Kiderült, hogy habkerámiák és UV-fény segítségével lebonthatók az ipari szennyezőanyagok.
Az ipari folyamatvizek és a szennyvíz a környezetvédelem egyik legnagyobb kihívása, ezért sok szem szegeződhet a német Fraunhofer Kutatóintézet új, kompakt és energiatakarékos rendszereire, amelyekkel eddig sosem látott módon tehető hatékonyabbá és egyszerűbbé a szennyvízkezelés.
Ezek a rendszerek fotokatalitikus oxidációt alkalmaznak, hogy hatékonyan bontsák le a szennyeződéseket. A központi elemük a multifunkcionális bevonattal ellátott habkerámia, amit a jövőben hasznosíthat a gyógyszer-, félvezető-, papír-, tej- és textilipar is.
A formabontó megoldás azért lehet kritikus, mert bár a tiszta víz emberi alapjog, még a fejlett országokban is kerülnek makacs szennyező anyagok a vízkörforgásba – mutat rá az intézet közleménye.
Óriási hátrányban a szennyvízkezelés
A szennyeződések legfőbb forrásai közé tartoznak a növényvédő szerek, a gyógyszermaradványok, az ipari vegyszerek, a mikroműanyagok, a festékek és az örök vegyi anyagok (PFAS).
A Német Környezetvédelmi Ügynökség (UBA) 2023-ban negyven gyógyszerhatóanyagot mutatott ki az ivóvízben, de ennél is többet azonosított a talajvízben, a felszíni vizekben és a szennyvíztisztító telepek kifolyó szakaszain – vagyis olyan pontokon, amelyek már szennyvízkezelés utáni források.
Az UBA riport jól példázza, hogy a hagyományos módszerek gyakran technikai, környezetvédelmi vagy pénzügyi korlátokba ütköznek, ezért nem képesek teljes mértékben eltávolítani az összes szennyező anyagot.
Habkerámia és UV-fény adhat új szennyvíztisztító megoldást
A Fraunhofer kutatói különböző funkcionális bevonatokkal rendelkező habkerámiát állítanának a szennyvízkezelés szolgálatába. Ezek fotokatalitikus oxidációval bontják le a tartós szennyező anyagokat.
„Ha a funkcionális felületeket UV-fénnyel világítjuk meg, a kezelt vízben rendkívül reaktív gyökök keletkeznek, amelyek lebontják a szerves szennyeződéseket. A folyamat nem jár nem kívánt melléktermékkel, és nincs szükség további oxidálószerekre, például ózonra” – árulta el az egyik kutató.
Franziska Saft szerint a módszer hatékonysága a szennyezőanyag, a katalizátor és a fény kapcsolatán múlik. A habkerámiák hálózatos, porózus szerkezete pedig nagy felületet biztosít a katalizátoroknak és az adszorbenseknek.
A kerámiák akár 90 százalékos nyitott pórusaránnyal rendelkeznek, ami javítja a fényáteresztést. Ez növeli a reakció hatékonyságát.
„A habkerámiáink lehetőséget adnak különféle katalizátorok integrálására. Reaktív felületet hoznak létre, amely magas katalitikus átalakulást biztosít, akkor is, ha csak vékony rétegei vannak. A katalizátorokat stabilizálni kell, hogy a szennyvízáramlás ne mossa ki őket” – tette hozzá Daniela Haase.
Kísérleti szennyvízkezelés és ipari alkalmazás
A kutatócsoportok magukat a szennyvíztisztító berendezéseket is kifejlesztik, emellett a megfelelő fényforrásokat, például energiatakarékos UV LED-eket is kiválasztják, míg a reaktor kialakítását az adott igényekre szabják.
Ez lehetővé teszi, hogy a megoldást már működő rendszerekbe lehessen integrálni, emellett az adott felhasználási helyszínhez igazított méretezés és próbaüzem is megvalósítható.
A potenciális ügyfelek között gyógyszeripari, félvezetőipari, papír-, tej- és textilipari vállalatok szerepelnek – ezek a cégek közvetlenül a helyszínen bonthatják le a szennyezőket a Fraunhofer eszközeivel. Ilyen módon a szennyező anyagok el sem jutnak szennyvíztisztító telepekig.
Lévén az első kísérleti alkalmazások már sikeresen lebontották a szennyező anyagokat, a rendszerek a gyakorlatban is bizonyították a hatékonyságukat.
A kutatók hosszú távú célja a technológia nagyobb léptékű alkalmazása, illetve az, hogy a megoldás a modern ipari vízkörforgások alapvető részévé váljon.
Címlapkép: Fraunhofer IKTS
