Inovativní sorbenty na bázi uhlíku jako účinný způsob dočišťování odpadních vod

Problematika vlivu různých skupin mikropolutantů na životní prostředí je podobně jako u mikroplastů v současnosti intenzivně zkoumána. Hledají se zejména hlavní zdroje, jakým jsou například městské odpadní vody. Odpadní vody obsahují množství různých mikropolutantů, jakými jsou pesticidy, léčiva, drogy, které mohou mít nebezpečný dopad zejména na vodní prostředí a v něm žijící organismy. Některé typy léků, hormonu a drog a jejich metabolitů jsou schopny již v malých množstvích (dokonce v desítkách či stovkách ng/l) ovlivňovat např. chování vodních živočichů, jejich reprodukční schopnost apod. V současnosti se značná část zahraničních prací soustředí na chování právě těchto mikropolutantů v životním prostředí. Vědecké studie za posledních pět let poukazují na přítomnost zejména léčiv nejen v odpadních, povrchových či podzemních vodách, ale i v tělech vodních organismů. Kromě toho mají některé z těchto látek schopnost se kumulovat v životním prostředí (v tělech živočichů nebo v rostlinách) a dostávají se tak do potravního řetězce.

Také se klade zvýšený důraz na monitoring přítomnosti antibiotik a s ním spojená přítomnost genů rezistence a patogenních mikroorganismů v odpadních a povrchových vodách.

Jako hlavní zdroje mikropolutantů a patogenních mikroorganismů jsou označovány komunální čistírny. Je však třeba si uvědomit, že čistírny čistí odpadní vodu z nemocnic a různých zdravotních zařízení, domovů důchodců a zejména z domácností, a právě tyto jsou dominantním zdrojem škodlivých látek v kanalizaci. Technologie čištění odpadních vod na komunálních čistírnách je stará více než 100 let a není schopná některé typy mikropolutantů a jejich metabolitů účinně degradovat. Většina čistíren tak kontinuálně propouští určité typy sloučenin do vodního ekosystému, odkud postupně pronikají do dalších složek životního prostředí.

Mikropolutanty, jako jsou farmaceuticky aktivní sloučeniny (FAS), vstupují do vodního prostředí z různých zdrojů, přičemž hlavními zdroji kontaminace jsou splaškové odpadní vody. Koncentrace FAS v kanalizačním systému jsou ovlivněny činnosti lékařů v dané lokalitě, nabídkou farmaceutického průmyslu, specifickou spotřebou vody na obyvatele, specifickou spotřebou jednotlivých FAS, sezónními změnami, počasím a typem použitého kanalizačního systému. Viry nebo mikroorganismy rezistentní na antibiotika, které se vyskytly v odpadních vodách, mohou být odpovědné často za závažná onemocnění. Proto je důležité věnovat zvýšenou pozornost jejich výskytu a následnému odstraňování během procesu úpravy vody. Je důležité odstraňovat nejen mikropolutanty, patogenní mikroorganismy, ale i geny rezistence. Jejich přítomnost je často navázána na přítomnost antibiotik a jejich rozkladných produktů v odpadních vodách a způsobují přenos genů rezistence. Právě rezistence mikroorganismů a jejich šíření je i podle EU jedním ze základních problémů, s nimiž je nutně bojovat už v současnosti.

Biochar je materiál bohatý na uhlík, který se připravuje pyrolýzou organických látek. Nabízí vysokou afinitu a sorpční kapacitu vůči organickým kontaminantům, včetně farmaceutik. Biomasa nebo odpady, ze kterých se biochar nejčastěji vyrábí, mohou pocházet z různých zdrojů, například z kravského a vepřového hnoje, slámy, ovocných slupek, kukuřice, dřevěného odpadu, kalů z ČOV atd. Biochar se jeví jako výborný sorbent pro odstraňování většiny mikropolutantů vyskytujících se v odpadních vodách.

Jde o společný cíl dvou pracovišť. VŠB-TUO je zodpovědná za přípravu sorbentů stojících na bázi biocharu a za vývoj technologické jednotky na chemické syntézy včetně kompletní analytiky sorbentů.

STU se zaměřuje na vývoj poloprovozní technologie na dočištění odpadních vod od vybraných látek včetně jejich stanovení a dále na následnou instalaci poloprovozní jednotky. Ta bude instalována v reálných podmínkách provozu čistírny odpadních vod. Součástí výzkumu je i zaměření na možnost využití vyčištěných vod na závlahy v období letních měsíců.