Eversheds Sutherland
INNOGY
INECS

Vedci odstraňujú atrazín z pitnej vody novou nanotechnológiou

Konvenčné technológie sú buď drahé, alebo za sebou zanechávajú sekundárne znečistenie. Nový prístup má byť ekonomicky efektívny a zároveň udržateľný. Má však stále svoje limity.

Vedci odstraňujú atrazín z pitnej vody novou nanotechnológiou

Foto: Pixabay

Atrazín je v Európe zakázaný už dlhšiu dobu z dôvodu jeho vplyvu na kontamináciu pitnej vody. V USA však federálna vláda obmedzuje jeho používanie len v menšej miere.

Nedávne americké štúdie komunít, v ktorých bola zistená kontaminácia týmto nebezpečným pesticídom, spojili nadlimitnú expozíciu so zvýšeným rizikom rakoviny, kratším tehotenstvom a zmenenými menštruačnými cyklami.

Napriek tomu, že používanie atrazínu je v Európe zakázané, na Slovensku koncom roku 2017 vypukla atrazínová kauza na Žitnom ostrove, najväčšej zásobárni pitnej vody v strednej Európe, keď vo viacerých zdrojoch podzemných vôd bola zistená jeho vyššia koncentrácia.

Kandidáti OKS na SaS

Vedci po celom svete skúmajú, ako sa tohto nebezpečného kontaminantu účinne zbaviť. Konvenčné technológie sú však na tento pesticíd, ktorý sa vo vodných zdrojoch rozložil, zatiaľ prikrátke, prípadne sú nákladné alebo po sebe zanechávajú sekundárne znečistenie.

Existuje niekoľko technológií na odstraňovanie atrazínu z vody, odpadovej vody a kontaminovanej pôdy.

Medzi tieto najbežnejšie používané techniky patrí chemické ošetrenie, spaľovanie, adsorpcia, fytoremediácia a biodegradácia. Najčastejšie používanými chemickými metódami na sanáciu odpadových vôd s obsahom atrazínu sú fotolýza, hydrolýza, dehalogenácia a oxygenácia.

Sorpcia mŕtvych alebo živých buniek prostredníctvom metabolicky nezávislých procesov sa nazýva biosorpcia.

Ide o energeticky, na raste nezávislý a povrchovo viazaný jav. Špeciálne povrchové vlastnosti baktérií, kvasiniek, húb a rias im umožňujú absorbovať rôzne druhy znečisťujúcich látok z roztokov. V porovnaní so živými bunkami sú mŕtve bunky vo väčšine prípadov účinnejšie z technického a ekonomického hľadiska. Stále však nejde o najefektívnejšie riešenie.

Nové možnosti

Výskumníci z kanadského inštitútu INRS spojili svoje sily, aby vyvinuli nový proces ekologickej degradácie atrazínu, a to bez použitia chemických látok.

„Vďaka synergickej práci sme boli schopní vyvinúť proces úpravy vody, ktorý by sme nikdy nemohli dosiahnuť samostatne. Je to jedna z veľkých pridaných hodnôt interdisciplinarity vo výskume, “ hovorí profesor El Khakani, hlavný autor štúdie.

Vedci využívajú proces známy aj ako fotoelektrokatalýza, ktorý optimalizovali na degradáciu atrazínu. Proces pracuje s dvoma fotoelektródami (elektródy citlivé na svetlo) opačných nábojov.

Pod vplyvom svetla a elektrického potenciálu tento proces vytvára voľné radikály na povrchu fotoelektród. Tie interagujú s atrazínovými molekulami a degradujú ich.

„Použitie voľných radikálov je výhodné, pretože nezanecháva toxické vedľajšie produkty, ako by to robil chlór. Sú vysoko reaktívne a nestabilné. Keďže ich životnosť je veľmi krátka, majú tendenciu miznúť rýchlo,“ vysvetľuje profesor Drogui, spoluautor štúdie.

Stavili na nanomateriály

Na výrobu fotoelektród si výskumníci zvolili oxid titaničitý, materiál, ktorý je veľmi hojný, chemicky stabilný a používa sa v mnohých aplikáciách vrátane bieleho pigmentu vo farbách alebo krémoch na opaľovanie.

Tento polovodičový materiál zvyčajne premieňa svetelnú energiu poskytovanú UV lúčmi na aktívne náboje. Aby sa využilo celé slnečné spektrum, vedci museli urobiť filmy oxidu citlivé na viditeľné svetlo.

Na tento účel výskumný tím modifikoval oxid titaničitý v atómovej mierke začlenením atómov dusíka a volfrámu pomocou plazmového procesu. Toto dopovanie znižuje energiu fotónu potrebnú na spustenie fotoelektrokatalýzy v týchto nových fotoelektródach.

Vedci však pri vývoji novej technológie čelili aj výzve úpravy veľkých objemov vody. Keďže je tento proces povrchovým fenoménom, spracovanie veľkého objemu vyžaduje veľkú povrchovú plochu fotoelektród. Vedecký tím využil výhody nanoštruktúrovania povrchu fotoelektród.

„Namiesto toho, aby ste mali rovný povrch, predstavte si, že ho vytvárate na nanoúrovni, čím vytvoríte doliny a hory. Tým sa zvyšuje aktívny povrch, ktorý je k dispozícii bez zmeny fyzického povrchu. Aktívny povrch sa v porovnaní s fyzickým povrchom niekoľkokrát umelo zvyšuje. S jedným gramom materiálu sa dajú dosiahnuť aktívne povrchové plochy v rozmedzí 50 až 100 metrov štvorcových – to je asi povrch bytu!“ Hovorí profesor El Khakani.

Účinnosť a jej limity

Vedci prvýkrát v praxi použili vzorky demineralizovanej vody, do ktorej bol pridaný atrazín. Proces s fotoelektródou eliminoval asi 60 % pesticídu po 300 minútach spracovania.

Výskumníci potom prešli na reálne vzorky vody zozbierané z rieky Nicolet v Kanade v blízkosti oblastí intenzívneho poľnohospodárstva s kukuricou a sójou, kde sa často používajú herbicídy.

Pri použití skutočných vzoriek vody sa pôvodne degradovalo iba 8 % atrazínu. Toto nízke percento je spôsobené prítomnosťou suspendovaných častíc, ktoré bránia tomu, aby veľká časť svetla dosiahla fotoelektródu.

Druhy aj častice prítomné v roztoku sa môžu naviac pripájať k elektróde, čím zmenšujú svoju aktívnu plochu.

 
 

Pre prečítanie celého obsahu musíte byť súčasťou nášho predplatného

za 99 € bez DPH získate

  • Predplatné mesačníka Odpadové hospodárstvo (ISSN 1338-595X) na 1 rok
  • Prístup ku všetkým článkom na Voda-portal.sk (ISSN 2585-7924) na 1 rok
  • Prístup ku všetkým článkom na Odpady-portal.sk (ISSN 1338-1326) na 1 rok
  • Prístup ku všetkým článkom na Energie-portal.sk (ISSN 1338-5933) na 1 rok
chcem sa prihlásiť chcem získať predplatné

Mohlo by vás zaujímať

EEA: Suchá aj záplavy v Únii budú naberať na intenzite

EEA: Suchá aj záplavy v Únii budú naberať na intenzite

Ak krajiny neprijmú adaptačné opatrenia, extrémnych udalostí bude pribúdať, tvrdí Európska environmentálna agentúra.

NKÚ SR: Nedostatok financií zo štátneho rozpočtu ohrozuje činnosť SVP

NKÚ SR: Nedostatok financií zo štátneho rozpočtu ohrozuje činnosť SVP

Štátny podnik je presvedčený, že dlhodobo poddimenzované financovanie sa podpísalo na technickom stave vodných stavieb. Bezpečnostné riziká však podľa neho zatiaľ nehrozia.

V USA odstraňujú patogény v potrubiach pomocou elektrického poľa a nanočastíc

V USA odstraňujú patogény v potrubiach pomocou elektrického poľa a nanočastíc

Má ísť o efektívne riešenie, ktoré reaguje na problémy bežných postupov odstraňovania patogénov v potrubiach.