Nová filtrační membrána má vyřešit problémy s kombinovaným znečištěním vody při čištění odpadních vod v průmyslových oblastech, v rozvojových zemích i za krizových situací. Pomoci má v oblastech postižených přírodními katastrofami i při válečných konfliktech, kdy je kromě čisté vody omezený přístup i k elektrické energii. Svou novou technologii představili vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Univerzity Palackého v Olomouci a Centra energetických a environmentálních technologií (CEET) VŠB – Technické univerzity Ostrava v prestižním časopisu Chem.
Kombinované znečištění - kombinovaná filtrace
Čeští výzkumníci přišli s filtrační membránou, která dokáže odstranit z vody nebezpečné bakterie a zároveň i toxické těžké kovy. „Kombinované znečištění, které představuje vážné environmentální a zdravotní riziko, navíc likviduje v jediném kroku, bez nutnosti zdroje energie i chemikálií, jež se běžně pro dezinfekci vody používají,“ informoval o membráně autor jejího konceptu Radek Zbořil. Membrány lze podle něj navíc snadno obnovit. A právě to činí z nové technologie průlomové řešení pro dostupnou a bezpečnou pitnou vodu kdekoli na světě.
)
Levné a dostupné
Vědci se při vývoji membrány zaměřili na využití běžně dostupných a levných filtračních membrán. Na ně však nanesli uhlíkový materiál grafen s chemickými pastmi pro těžké kovy a bakterie. „Použili jsme grafen modifikovaný karboxylovými skupinami, které účinně zachycují těžké kovy, jako je olovo a kadmium. V další vrstvě membrány jsme použili podobný grafenový materiál, ovšem s ionty manganu, které mají silnou chemickou vazbu na bakterie,“ doplnil Zbořil.
)
)
Efektivní regenerace pro opakované použití
Filtrační membrány vyvinuté českými vědci fungují i v poloprovozním měřítku, proto lze mebrány hned nasadit v praxi. Technologie dosahuje účinnosti filtrace více jak 99,999 procenta, což je oproti širokému spektru mikroorganismů v destilované, kohoutkové i říční vodě opravdu hodně. Membrány navíc vykazují vysokou kapacitu pro zachycování těžkých kovů, proto splňují přísné legislativní limity. Proces je přitom velice jednoduchý a membrány lze využít i v oblastech bez přístupu k elektrické energii. „Technologie je levná na údržbu, protože membrány lze snadno a efektivně regenerovat pro opakované použití,“ upřesnil David Panáček, autor studie.
Vezmeme-li v úvahu jednoduchou konstrukci a cenově dostupné materiály, nová technologie se jeví podle odborníků jako levná alternativa k tradičním metodám úpravy vody. Ty jsou totiž obvykle složité a energeticky náročné. Vlastně jde o zcela nový koncept ve filtrační dezinfekci vody. Oproti tomu současné technologie (ultrafiltrace nebo nanofiltrace) spoléhají na malé póry v membránách pro zachycení bakterií, které jsou však cenově velmi nákladné.
)
Odstraní i problematické kmeny bakterií
„V naší technologii neřešíme velikost pórů, ale spoléháme na chemické vlastnosti iontů manganu, které se silně váží na bakterie. Tato technologie nám umožňuje efektivně odstraňovat i problematické kmeny, jako je například Pseudomonas aeruginosa, známá svou schopností vytvářet biofilmy v potrubích a filtrech. To má obrovský potenciál pro zlepšení dezinfekce vody v nemocnicích nebo potravinářských závodech,“ zdůraznil Milan Kolář z Lékařské fakulty Univerzity Palackého, který se na výzkumu podílel. Zmíněná bakterie může jako potenciální patogen vyvolávat řadu onemocnění, jako je zánět močových cest, zánět středního ucha nebo hnisání popálenin.
)
Těžké kovy se dostávají do povrchových vod z průmyslové výroby nebo těžby, zatímco bakterie často pocházejí z nedostatečně čištěných odpadních vod, zemědělské činnosti a dešťových splachů. A právě tradiční postupy odstranění těchto kontaminantů jsou technologicky náročné a finančně nákladné. K odstranění bakterií se používají chemické procesy jako ozonizace nebo chlorace, těžké kovy jsou odstraňovány vícestupňovými metodami (např. srážení, flokulace, koagulace a další).
)
Řešení dostupnosti čisté vody
„Spojení těchto náročných postupů je technologicky i ekonomicky velmi obtížné. V rozvojových zemích, kde chybí finance i odpovídající infrastruktura, je kombinované znečištění těžkými kovy a bakteriemi jedním z největších problémů z hlediska dostupnosti čisté vody. Cílem výzkumu bylo zjednodušit složitý proces úpravy vody a vyvinout levnou technologii, která dokáže odstranit oba typy znečištění v jediném kroku, což se podařilo,“ konstatoval Zbořil.
Vědeckému světu autoři představili svou novou technologii v prestižním časopise Chem.
Zdroj: CHEM, novinky.cz
