RMIT-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudelleenkäytettävän magneettisen materiaalin, joka poistaa yli 95 prosenttia mikromuoveista ja nanomuoveista jätevedestä noin tunnissa. Materiaali vangitsee myös useita muita epäpuhtauksia, kuten per- ja polyfluorialkyyliyhdisteitä, raskasmetalleja ja lääkkeitä. Chemical Engineering Journal -lehdessä julkaistu tutkimus laajentaa tutkimusryhmän vuonna 2022 ensimmäisen kerran raportoimaa työtä.
Mikromuoviongelman laajuus on hyvin dokumentoitu. Muovihiukkasia esiintyy nyt juomavedessä, ravintoketjuissa ja ihmisten verenkierrossa maailmanlaajuisesti. Alle yhden mikrometrin kokoisten nanomuovien käsittely on osoittautunut erityisen vaikeaksi. Tällä hetkellä ei ole olemassa vakiintunutta laajamittaista poistomenetelmää kyseisen kokoluokan hiukkasille.
Mitä materiaali tekee
Adsorbentti poisti laboratoriotesteissä jopa 30 nanometrin kokoisia hiukkasia. Tämä on kokoluokka, johon perinteiset suodatusjärjestelmät eivät juurikaan pysty. Noin 80 prosenttia epäpuhtauksista poistui käsittelyn ensimmäisten 15 minuutin aikana. Tämä nopeus on tärkeää, koska useimmat kunnalliset puhdistamot toimivat tiukoilla aikasykleillä.
Materiaali toimi useiden yleisten muovityyppien, kuten polyeteenin, polypropeenin ja polyesterin, kanssa. Se pysyi tehokkaana sekä makeassa että suolaisessa vedessä. Muovien lisäksi tutkijat havaitsivat tehokkaita poistomääriä elohopean, kromin, kuparin, synteettisten väriaineiden ja ibuprofeenin osalta.
RMIT:n professori Nicky Eshtiaghi kuvaili nanomuovien talteenottoa kriittiseksi edistysaskeleksi. ”Niiden poistamiseen ei ole vieläkään vakiintunutta laajamittaista ratkaisua”, hän sanoi. Tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja, tohtori Muhammad Haris, sanoi, että materiaali on suunniteltu erityisesti poistamaan mikro- ja nanomuoveja nopeasti.
Teollinen testaus ja magneettinen talteenotto
Tiimi testasi teknologiaa teollisuuden pyykinpesuvesien parissa, jotka ovat merkittävä synteettisten kuitujen aiheuttaman saastumisen lähde. Materiaali poisti yli 88 prosenttia polyesterimikrokuiduista ja väriaineista, vaikka vedessä oli pinta-aktiivisia aineita ja orgaanista ainesta. Tämä on merkittävä tulos. Pesuvesi on kemiallisesti monimutkaista, ja monien käsittelymenetelmien tehokkuus heikkenee näissä olosuhteissa.
Kanadalaisen One Eye Industriesin kanssa kehitetty prototyyppijärjestelmä osoitti, että adsorbentti voidaan erottaa magneettisesti vedestä ja ottaa nopeasti talteen jokaisen käyttökerran jälkeen. Magneettinen talteenotto poistaa keskeisen esteen kaupalliselle käyttöönotolle. Jos materiaalia ei voida tehokkaasti ottaa talteen ja käyttää uudelleen, käyttökustannukset nousevat kohtuuttomaksi laajamittaisessa käytössä.
Myös tuotantoprosessi on parantunut olennaisesti. Tiimi tuottaa nyt materiaalia huoneenlämmössä käyttämällä vähemmän kalliita tuotantopanoksia. Tutkijoiden mukaan tuotantokustannukset ovat noin 75 prosenttia aiempia versioita alhaisemmat. Materiaalia voidaan käyttää uudelleen useita kertoja.
Kaupalliset polut ja sääntelyympäristö
RMIT on aloittanut alustavat kaupalliset keskustelut Fire and Test Australasian kanssa, joka on Geelongissa, Victoriassa, sijaitseva alkuperäiskansojen omistama yritys. Yhteistyö kohdistuu hulevesien ja jätevesien käsittelyyn, mukaan lukien yhteisötason sovellukset. Tutkijat työskentelevät myös Star Water Groupin kanssa, jonka asiakkaisiin kuuluu toimijoita Yhdysvaltojen markkinoilla.
Yhdysvaltojen painopisteellä on tietty logiikka. Amerikkalaiset sääntelyviranomaiset ovat tiukentaneet sekä mikromuovien että perfluorialdehydiyhdisteiden (PFAS) standardeja viime vuosina. Kehittyneiden käsittelyvaihtoehtojen kysyntä kasvaa kunnallisten ja teollisuusyritysten keskuudessa, joihin kohdistuu painetta noudattaa uusia rajoituksia. Korkean talteenottotehon ja edullisten magneettisten talteenottojen yhdistelmä antaa tälle lähestymistavalle uskottavan kaupallisen perustelun kyseisessä ympäristössä.
Teknologialla on potentiaalia myös hajautetuissa järjestelmissä. Monilla alueilla ei ole pääsyä laajamittaiseen käsittelyinfrastruktuuriin. Materiaali, joka toimii nopeasti, talteenotetaan puhtaasti ja jota voidaan tuottaa halvemmalla, voisi palvella pienempiä yhteisöjä ja syrjäisiä alueita, joissa perinteiset laitokset ovat epäkäytännöllisiä.
Missä tämä seisoo
Tähän mennessä julkaistut tulokset ovat peräisin laboratorio- ja prototyyppitestauksesta. Siirtyminen laboratoriosuorituskyvystä täysimittaiseen kunnalliseen tai teolliseen käyttöönottoon tuo mukanaan erilaisia teknisiä ja sääntelyyn liittyviä haasteita. Tutkijat ovat myöntäneet, että kaupalliset kumppanit arvioivat näitä kysymyksiä parhaillaan.
Muovisaaste ja pysyvä kemiallinen saastuminen ovat yhä useammin päällekkäisiä sääntelyn ja sijoittajien huolenaiheina. Energiayhtiöt, tekstiilivalmistajat ja teollisuusveden käyttäjät kohtaavat kasvavaa painetta osoittaa uskottavia käsittelystrategioita. Materiaali, joka käsittelee mikromuoveja, nanomuoveja, raskasmetalleja ja perfluorialdehydiyhdisteitä samanaikaisesti ja vieläpä käyttäjien käytettävissä olevien käsittelyaikataulujen puitteissa, olisi laajasti sovellettavissa eri sektoreilla, jos kenttämittakaavan suorituskyky vastaa laboratoriotietoja.
