A víz tisztításának folyamata új dimenziókat nyerhet a fény alkalmazásával -- forradalmasíthatja a szennyvízkezelés hatékonyságát.
Kifejlesztettek egy innovatív rendszert, amely forradalmasítja a szennyvízkezelést, lehetővé téve, hogy egyszerre váljon hatékonyabbá és környezetbarátabbá. Felfedezték, hogy a habkerámiák és az UV-fény kombinációja révén sikeresen lebontják az ipari szennyezőanyagokat.
Az ipari folyamatvizek és a szennyvíz kezelése a környezetvédelem terén komoly kihívások elé állít minket. Éppen ezért figyelemre méltó a német Fraunhofer Kutatóintézet legújabb fejlesztései, amelyek kompakt és energiatakarékos megoldásokat kínálnak. Ezek a rendszerek radikálisan új megközelítéseket hoznak a szennyvízkezelés terén, lehetővé téve, hogy a folyamat hatékonyabbá és egyszerűbbé váljon, mint valaha.
Ezek a rendszerek fotokatalitikus oxidációs eljárást használnak, amely lehetővé teszi a szennyező anyagok hatékony lebontását. A technológia középpontjában egy multifunkcionális bevonattal ellátott habkerámia áll, amely a jövőben számos iparágban, például a gyógyszeriparban, a félvezetőgyártásban, a papíriparban, a tejtermelésben és a textiliparban is alkalmazásra találhat.
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.
A szennyeződések legjelentősebb forrásai közé sorolhatók a növényvédő szerek, a gyógyszermaradványok, az ipari vegyszerek, a mikroműanyagok, a festékek, valamint az úgynevezett 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 jelentése világosan rávilágít arra, hogy a hagyományos megközelítések gyakran beleütköznek technikai, környezeti vagy pénzügyi akadályokba, ami megnehezíti az összes szennyező anyag maradéktalan eltávolítását.
A Fraunhofer intézet kutatói innovatív megoldásokat keresnek a szennyvízkezelés terén, és ehhez különféle funkcionális bevonatokkal ellátott habkerámiát fejlesztenek. Ezek a forradalmian új anyagok fotokatalitikus oxidációs folyamat révén képesek hatékonyan lebontani a hosszú távon jelen lévő szennyező anyagokat, így hozzájárulva a környezet védelméhez és a fenntartható vízgazdálkodáshoz.
"Amikor a funkcionális felületeket UV-fénnyel világítjuk meg, a kezelt vízben rendkívül aktív gyökök keletkeznek, amelyek képesek lebontani a szerves szennyeződéseket. Ez a folyamat nem termel nem kívánt melléktermékeket, és nem igényel további oxidálószereket, mint például ózont" - mondta el egyik kutató.
Franziska Saft véleménye szerint a módszer hatékonysága a szennyezőanyag, a katalizátor és a fény kölcsönhatásán alapul. Ezen kívül a habkerámiák porózus és hálózatos felépítése jelentős felületet kínál a katalizátorok és adszorbensek számára, ami elősegíti a reakciók hatékonyságát.
A kerámiák különleges tulajdonságai közé tartozik, hogy akár 90 százalékos nyitott pórusaránnyal bírnak, ami jelentősen fokozza a fényáteresztő képességüket. Ez a jellemző hozzájárul a reakciók hatékonyságának növeléséhez.
"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.
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 lehetséges ügyfelek között olyan iparágak képviselői találhatók, mint a gyógyszeripar, a félvezetőgyártás, valamint a papír-, tej- és textilipar. Ezek a vállalatok a Fraunhofer által kifejlesztett technológiák segítségével a helyszínen képesek kezelni a szennyezőanyagokat. Ezzel a megoldással a káros anyagok nem kerülnek el a szennyvíztisztító telepekhez, így hatékonyan csökkenthető a környezeti terhelés.
Mivel az első kísérleti alkalmazások már eredményesen végeztek a szennyező anyagok lebontásával, a rendszerek a valóságban is bizonyították, hogy mennyire hatékonyak.
A kutatók hosszú távú ambíciója, hogy a technológia szélesebb körű felhasználása valósuljon meg, és hogy a megoldás a korszerű ipari vízkörforgások elengedhetetlen elemévé váljon.
