Výzkumníci z Univerzity RMIT vyvinuli opakovaně použitelný magnetický materiál, který odstraňuje z odpadních vod více než 95 procent mikroplastů a nanoplastů přibližně za hodinu. Materiál také zachycuje řadu dalších kontaminantů, včetně perfluoroalkylových a polyfluoroalkylových látek, těžkých kovů a léčiv. Výzkum publikovaný v časopise Chemical Engineering Journal rozšiřuje práci, o které tým poprvé informoval v roce 2022.
Rozsah problému s mikroplasty je dobře zdokumentován. Plastové částice se nyní objevují v pitné vodě, potravních řetězcích a lidském krevním oběhu po celém světě. Nanoplasty, které měří méně než jeden mikrometr, se ukázaly jako obzvláště obtížné v takovém měřítku řešit. V současné době neexistuje žádná zavedená metoda pro odstraňování částic v tomto rozsahu velikostí ve velkém měřítku.
Co materiál dělá
Adsorbent v laboratorních testech odstraňoval částice o velikosti pouhých 30 nanometrů. To je rozsah velikostí, který konvenční filtrační systémy z velké části nedokážou zvládnout. Přibližně 80 procent kontaminantů se odstranilo během prvních 15 minut čištění. Tato rychlost je důležitá, protože většina městských čistíren odpadních vod pracuje v krátkých časových cyklech.
Materiál se osvědčil u několika běžných typů plastů, včetně polyethylenu, polypropylenu a polyesteru. Zůstal účinný jak ve sladké, tak ve slané vodě. Kromě plastů zaznamenali vědci vysokou míru odstraňování rtuti, chromu, mědi, syntetických barviv a ibuprofenu.
Profesorka Nicky Eshtiaghi z RMIT popsala zachycování nanoplastů jako zásadní krok vpřed. „Stále neexistuje žádné zavedené řešení pro jejich odstraňování ve velkém měřítku,“ řekla. První autor studie Dr. Muhammad Haris uvedl, že materiál byl navržen speciálně pro rychlé odstraňování mikro- a nanoplastů.
Průmyslové testování a magnetická regenerace
Tým testoval technologii v průmyslových odpadních vodách z prádelen, které jsou významným zdrojem znečištění syntetickými vlákny. Materiál odstranil více než 88 procent polyesterových mikrovláken a barviv, a to i přes přítomnost povrchově aktivních látek a organických látek ve vodě. To je významný výsledek. Odpadní voda z prádelen je chemicky složitá a mnoho způsobů čištění za těchto podmínek snižuje účinnost.
Prototyp systému vyvinutý ve spolupráci se společností One Eye Industries v Kanadě prokázal, že adsorbent lze magneticky oddělit od vody a po každém použití rychle regenerovat. Magnetické regenerování řeší hlavní překážku komerčního využití. Pokud materiál nelze efektivně získat a znovu použít, provozní náklady se ve velkém měřítku stávají neúnosnými.
Výrobní proces se také podstatně zlepšil. Tým nyní vyrábí materiál při pokojové teplotě s použitím méně nákladných vstupů. Výzkumníci tvrdí, že výrobní náklady jsou přibližně o 75 procent nižší než u dřívějších verzí. Materiál lze opakovaně použít.
Obchodní cesty a regulační kontext
Společnost RMIT zahájila první obchodní jednání se společností Fire and Test Australasia, která je vlastněna domorodými obyvateli a sídlí v Geelongu ve státě Victoria. Partnerství se zaměřuje na čištění dešťové a odpadní vody, včetně aplikací v komunitním měřítku. Výzkumníci také spolupracují se společností Star Water Group, mezi jejíž klienty patří provozovatelé na trhu Spojených států.
Toto zaměření USA má specifickou logiku. Američtí regulátoři v posledních letech zpřísnili normy jak pro mikroplasty, tak pro PFAS. Poptávka po pokročilých možnostech zpracování roste mezi komunálními a průmyslovými provozovateli, kteří jsou pod tlakem, aby dodržovali nové limity. Kombinace vysokého výkonu zachycování a nízkonákladové magnetické regenerace dává tomuto přístupu v daném prostředí věrohodný komerční argument.
Tato technologie má potenciál i v decentralizovaných systémech. Mnoho regionů nemá přístup k rozsáhlé infrastruktuře pro úpravu odpadních vod. Materiál, který pracuje rychle, čistě se regeneruje a lze jej vyrábět s nižšími náklady, by mohl sloužit menším komunitám a odlehlým oblastem, kde jsou konvenční závody nepraktické.
Kde tohle stojí
Dosud publikované výsledky pocházejí z laboratorních a prototypových testů. Přechod od laboratorního provozu k plnohodnotnému nasazení v komunálním nebo průmyslovém měřítku s sebou nese odlišnou sadu technických a regulačních výzev. Výzkumníci uznávají, že komerční partneři tyto otázky nyní posuzují.
Znečištění plasty a přetrvávající chemická kontaminace se stále více překrývají v obavách regulačních orgánů i investorů. Veřejné služby, výrobci textilu a průmysloví uživatelé vody čelí rostoucímu tlaku na prokázání důvěryhodných strategií čištění. Materiál, který by současně řešil mikroplasty, nanoplasty, těžké kovy a perfluorované mastné kyseliny (PFAS) a činil by tak v rámci časových rámců čištění, které mohou provozovatelé skutečně využít, by měl široké uplatnění napříč odvětvími, pokud by výkon v terénu odpovídal laboratorním údajům.
