Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο RMIT ανέπτυξαν ένα επαναχρησιμοποιήσιμο μαγνητικό υλικό που αφαιρεί περισσότερο από το 95% των μικροπλαστικών και νανοπλαστικών από τα λύματα σε περίπου μία ώρα. Το υλικό συλλαμβάνει επίσης μια σειρά από άλλους ρύπους, συμπεριλαμβανομένων υπερ- και πολυφθοροαλκυλικών ουσιών, βαρέων μετάλλων και φαρμακευτικών προϊόντων. Δημοσιεύτηκε στο Chemical Engineering Journal και η έρευνα επεκτείνει το έργο που η ομάδα ανέφερε για πρώτη φορά το 2022.
Η κλίμακα του προβλήματος των μικροπλαστικών είναι καλά τεκμηριωμένη. Σωματίδια πλαστικού εμφανίζονται πλέον στο πόσιμο νερό, στις τροφικές αλυσίδες και στην ανθρώπινη κυκλοφορία του αίματος παγκοσμίως. Τα νανοπλαστικά, τα οποία έχουν μέγεθος κάτω του ενός μικρόμετρου, έχουν αποδειχθεί ιδιαίτερα δύσκολο να αντιμετωπιστούν σε μεγάλη κλίμακα. Δεν υπάρχει προς το παρόν καθιερωμένη μέθοδος απομάκρυνσης σε μεγάλη κλίμακα για σωματίδια αυτού του εύρους μεγέθους.
Τι κάνει το υλικό
Το προσροφητικό υλικό αφαίρεσε σωματίδια μεγέθους μόλις 30 νανόμετρα σε εργαστηριακές δοκιμές. Αυτό είναι ένα εύρος μεγεθών που τα συμβατικά συστήματα φιλτραρίσματος δεν μπορούν σε μεγάλο βαθμό να αντιμετωπίσουν. Περίπου το 80% των ρύπων καθαρίστηκε εντός των πρώτων 15 λεπτών επεξεργασίας. Αυτή η ταχύτητα έχει σημασία επειδή οι περισσότερες δημοτικές μονάδες επεξεργασίας λειτουργούν με αυστηρούς χρονικούς κύκλους.
Το υλικό είχε καλή απόδοση σε διάφορους κοινούς τύπους πλαστικού, όπως το πολυαιθυλένιο, το πολυπροπυλένιο και ο πολυεστέρας. Παρέμεινε αποτελεσματικό τόσο σε γλυκό όσο και σε αλμυρό νερό. Πέρα από τα πλαστικά, οι ερευνητές κατέγραψαν ισχυρούς ρυθμούς απομάκρυνσης υδραργύρου, χρωμίου, χαλκού, συνθετικών χρωστικών και ιβουπροφαίνης.
Η καθηγήτρια Nicky Eshtiaghi του RMIT περιέγραψε τη συλλογή νανοπλαστικών ως ένα κρίσιμο βήμα προς τα εμπρός. «Δεν υπάρχει ακόμη καθιερωμένη λύση μεγάλης κλίμακας για την αφαίρεσή τους», είπε. Ο πρώτος συγγραφέας, Δρ Muhammad Haris, δήλωσε ότι το υλικό σχεδιάστηκε ειδικά για την ταχεία αφαίρεση μικροπλαστικών και νανοπλαστικών.
Βιομηχανικές Δοκιμές και Μαγνητική Ανάκτηση
Η ομάδα δοκίμασε την τεχνολογία σε βιομηχανικά λύματα πλυντηρίων, μια σημαντική πηγή ρύπανσης από συνθετικές ίνες. Το υλικό αφαίρεσε περισσότερο από 88% των πολυεστερικών μικροϊνών και χρωστικών, παρά την παρουσία επιφανειοδραστικών ουσιών και οργανικής ύλης στο νερό. Αυτό είναι ένα σημαντικό αποτέλεσμα. Τα λύματα πλυντηρίων είναι χημικά πολύπλοκα και πολλές προσεγγίσεις επεξεργασίας υποβαθμίζουν την απόδοσή τους υπό αυτές τις συνθήκες.
Ένα πρωτότυπο σύστημα, που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με την One Eye Industries στον Καναδά, απέδειξε ότι το προσροφητικό υλικό μπορούσε να διαχωριστεί μαγνητικά από το νερό και να ανακτηθεί γρήγορα μετά από κάθε χρήση. Η μαγνητική ανάκτηση αντιμετωπίζει ένα κεντρικό εμπόδιο στην εμπορική ανάπτυξη. Εάν ένα υλικό δεν μπορεί να ανακτηθεί και να επαναχρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά, το λειτουργικό κόστος καθίσταται απαγορευτικό σε μεγάλη κλίμακα.
Η διαδικασία παραγωγής έχει επίσης βελτιωθεί σημαντικά. Η ομάδα παράγει πλέον το υλικό σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιώντας λιγότερο δαπανηρές εισροές. Οι ερευνητές λένε ότι το κόστος παραγωγής είναι περίπου 75% χαμηλότερο από τις προηγούμενες εκδόσεις. Το υλικό μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί πολλές φορές.
Εμπορικές Διαδρομές και Ρυθμιστικό Πλαίσιο
Η RMIT έχει ξεκινήσει πρώιμες εμπορικές συζητήσεις με την Fire and Test Australasia, μια εταιρεία ιθαγενών με έδρα το Geelong της Βικτώριας. Η συνεργασία στοχεύει στην επεξεργασία ομβρίων υδάτων και λυμάτων, συμπεριλαμβανομένων εφαρμογών σε κοινοτική κλίμακα. Οι ερευνητές συνεργάζονται επίσης με την Star Water Group, της οποίας οι πελάτες περιλαμβάνουν φορείς εκμετάλλευσης στην αγορά των Ηνωμένων Πολιτειών.
Αυτή η εστίαση των ΗΠΑ έχει συγκεκριμένη λογική. Οι Αμερικανικές ρυθμιστικές αρχές έχουν αυστηροποιήσει τα πρότυπα τόσο για τα μικροπλαστικά όσο και για τα PFAS τα τελευταία χρόνια. Η ζήτηση για προηγμένες επιλογές επεξεργασίας αυξάνεται μεταξύ των δημοτικών και βιομηχανικών φορέων που βρίσκονται υπό πίεση να συμμορφωθούν με τα νέα όρια. Ο συνδυασμός υψηλής απόδοσης δέσμευσης και χαμηλού κόστους μαγνητικής ανάκτησης δίνει σε αυτήν την προσέγγιση μια εύλογη εμπορική υπόθεση σε αυτό το περιβάλλον.
Η τεχνολογία έχει επίσης δυνατότητες σε αποκεντρωμένα συστήματα. Πολλές περιοχές δεν έχουν πρόσβαση σε μεγάλης κλίμακας υποδομές επεξεργασίας. Ένα υλικό που λειτουργεί γρήγορα, ανακτάται καθαρά και μπορεί να παραχθεί με χαμηλότερο κόστος θα μπορούσε να εξυπηρετήσει μικρότερες κοινότητες και απομακρυσμένες τοποθεσίες όπου οι συμβατικές μονάδες είναι μη πρακτικές.
Πού βρίσκεται αυτό
Τα αποτελέσματα που έχουν δημοσιευτεί μέχρι στιγμής προέρχονται από εργαστηριακές δοκιμές και δοκιμές πρωτοτύπων. Η μετάβαση από την εργαστηριακή απόδοση στην πλήρη δημοτική ή βιομηχανική ανάπτυξη συνεπάγεται ένα διαφορετικό σύνολο μηχανικών και κανονιστικών προκλήσεων. Οι ερευνητές έχουν αναγνωρίσει ότι οι εμπορικοί εταίροι αξιολογούν αυτά τα ερωτήματα τώρα.
Η ρύπανση από πλαστικά και η επίμονη χημική μόλυνση αλληλεπικαλύπτονται ολοένα και περισσότερο ως ρυθμιστικές και επενδυτικές ανησυχίες. Οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, οι κατασκευαστές κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων και οι βιομηχανικοί χρήστες νερού αντιμετωπίζουν αυξανόμενη πίεση για να επιδείξουν αξιόπιστες στρατηγικές επεξεργασίας. Ένα υλικό που αντιμετωπίζει ταυτόχρονα τα μικροπλαστικά, τα νανοπλαστικά, τα βαρέα μέταλλα και τα PFAS, και το κάνει αυτό εντός χρονοδιαγραμμάτων επεξεργασίας που μπορούν πραγματικά να χρησιμοποιήσουν οι φορείς εκμετάλλευσης, θα είχε ευρεία εφαρμογή σε όλους τους τομείς εάν η απόδοση σε κλίμακα πεδίου ταιριάζει με τα εργαστηριακά δεδομένα.
