Technologię, która jednocześnie oczyszcza jeziora, daje drugie życie odpadom i zamienia wodne zanieczyszczenia w nawóz dla rolnictwa opracowali naukowcy Politechniki Krakowskiej. Wraz z partnerami z Polski, Niemiec i Litwy stworzyli inteligentne materiały na bazie odpadowych zeolitów i sorbentów, które wychwytują z wody związki azotu i fosforu, odpowiedzialne za eutrofizację. Po recyklingu można je przekształcić w nawóz do roślin z kontrolowanym tempem uwalniania składników pokarmowych!
Reklama
Na kampusie głównym Politechniki w Krakowie eksperymentalnie rosną już rośliny, wspomagane takim nawozem. Za innowacyjny pomysł zespół z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Fizyki oraz Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki PK otrzymał już złoty i srebrny medal na prestiżowych międzynarodowych targach i wystawach wynalazków – Kaohsiung International Invention Design EXPO oraz EUROINVENT. Innowacyjna technologia zebrała już nagrody na międzynarodowych wystawach wynalazków.
Kto nie zaznał tego problemu? Wyczekiwany urlop, upał, chciałoby się schłodzić w jeziorze. A tu zakaz kąpieli. Woda mętna jak zupa, królują w niej sinice i glony. Ta zmora wakacyjnych kurortów to tylko jeden z objawów eutrofizacji czyli jednego z najpoważniejszych problemów współczesnej gospodarki wodnej.
Eutrofizacja czyli przeżyźnienie środowiska jezior, rzek i mórz jest procesem nadmiernego wzbogacania wód powierzchniowych w biogeny – przede wszystkim związki azotu i fosforu. Naturalnie powolny proces przyspieszyła intensywna działalność człowieka. Do wód trafia coraz więcej zanieczyszczeń komunalnych, przemysłowych i z rolnictwa, co ma dla ekosystemów śmiercionośne skutki. Eutrofizacja prowadzi m.in. do masowego, niekontrolowanego rozwoju glonów i sinic, zmętnienia wody i ograniczenia dostępu światła do roślin, obumierania wodnej flory, śnięcia ryb i innych organizmów wodnych, zmniejszenia bioróżnorodności, pogorszenia jakości wody aż do pojawienia się w niej niebezpiecznych dla ludzi i zwierząt toksyn.
Problem podjęli naukowcy Politechniki Krakowskiej w ramach międzynarodowej kooperacji w projekcie CleanLake. Opracowali systemy uzdatniania wody na bazie zeolitów pozyskiwanych z przemysłowych odpadów, przeciwdziałające procesowi eutrofizacji. To rozwiązanie na kilka sposobów wspiera środowisko przy wykorzystaniu zasad gospodarki obiegu zamkniętego.
– Opracowaliśmy innowacyjne sorbenty i zeolity, oparte na autorskiej metodzie ich produkcji, które w sposób celowany i selektywny usuwają z wody związki azotu i fosforu, atakując pierwotną przyczynę problemu eutrofizacji – wyjaśnia dr hab. inż. Kinga Korniejenko, prof. PK, jedna z autorek technologii, kierownik projektu CleanLake.
Metoda pozwala na przekształcenie uciążliwych, trudnych do zagospodarowania odpadów energetycznych i mineralnych w wydajne, kompozytowe sorbenty o precyzyjnie zaprojektowanej strukturze porowatej. Materiały te mogą składać się nawet w 80% z surowców odpadowych, co drastycznie obniża koszty produkcji i redukuje ilość odpadów trafiających na składowiska.
Kluczem do przełomu jest odejście od tradycyjnych, energochłonnych i kosztownych metod wytwarzania zeolitów. – Nasza technologia polega na niskotemperaturowej syntezie zeolitów z odpadów przemysłowych, takich jak popioły lotne, popioły ze spalania biomasy, itp. W procesie wykorzystujemy roztwory alkaliczne o niskim stężeniu, nieprzekraczającym trzech moli na litr, oraz temperatury rzędu zaledwie 20-25 stopni Celsjusza. To znacząco odróżnia naszą metodę od klasycznych, wymagających aktywacji hydrotermalnej w podwyższonych temperaturach i ciśnieniu. Kluczowe jest również to, że nasze złoża sorbentowo-zeolitowe składają się z różnych materiałów wytwarzanych w Polsce i na Litwie – mówi dr hab. inż. Michał Łach, prof. PK, współautor wynalazku.
System opracowany przy udziale Politechniki Krakowskiej powstał w ramach międzynarodowego projektu CleanLake. Współfinansuje go Unia Europejska w ramach programu M-ERA.NET, a realizują – w konsorcjum z liderującą badaniom krakowską uczelnią – Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, firma PROTE Technologie dla Środowiska Sp. z o.o., Akademia Górnicza we Freibergu (Niemcy) oraz Wileński Uniwersytet Techniczny im. Giedymina (Litwa).
W skład zespołu projektowego – obok prof. Łacha, prof. Korniejenko i dr Greli – wchodzą także dr inż. Beata Figiela, mgr inż. Kacper Oliwa, mgr inż. Elwira Rusinek z Politechniki Krakowskiej oraz dr hab. Maciej Gąbka, prof UAM i dr hab. Beata Messyasz, prof UAM z Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu.
Za innowacyjny pomysł zespół z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Fizyki oraz Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki PK otrzymał już złoty i srebrny medal na prestiżowych międzynarodowych targach i wystawach wynalazków – Kaohsiung International Invention Design EXPO oraz EUROINVENT.
Obecnie konsorcjanci z Polski, Niemiec i Litwy przygotowują wspólne zgłoszenia patentowe obejmujące systemy oczyszczania wód, które wykorzystują opracowaną przy udziale Politechniki Krakowskiej technologię: modułowy układ filtracyjno-sorpcyjny dla wód opadowych i spływowych oraz system podwodnych nośników balastowych z wymiennymi kasetami zeolitowo-sorpcyjnymi.
Systemy te są testowane w Polsce i Niemczech. – Testowaniem, implementacją i walidacją opracowanych rozwiązań w rzeczywistych warunkach na Jeziorze Kierskim zajmuje się polska firma PROTE Technologie dla Środowiska Sp. z o.o. – mówi prof. Michał Łach. – W przyszłości rozwiązania te mogą być stosowane nie tylko w jeziorach, ale również w wodach płynących, zbiornikach retencyjnych, rowach melioracyjnych i systemach podczyszczania wód opadowych.
Z ekonomicznego punktu widzenia technologia oferuje możliwość produkcji tanich, skalowalnych i wysokowydajnych sorbentów, których koszt wytworzenia jest nieporównywalnie niższy od dostępnych na rynku komercyjnych odpowiedników.
