Forskare vid RMIT University har utvecklat ett återanvändbart magnetiskt material som tar bort mer än 95 procent av mikroplaster och nanoplaster från avloppsvatten på ungefär en timme. Materialet fångar också upp en rad andra föroreningar, inklusive per- och polyfluoralkylsubstanser, tungmetaller och läkemedel. Forskningen, som publiceras i Chemical Engineering Journal, utökar det arbete som teamet först rapporterade om 2022.
Omfattningen av problemet med mikroplaster är väl dokumenterad. Plastpartiklar förekommer nu i dricksvatten, näringskedjor och människors blodomlopp globalt. Nanoplaster, som mäter under en mikrometer, har visat sig särskilt svåra att ta itu med i stor skala. Det finns för närvarande ingen etablerad storskalig borttagningsmetod för partiklar i det storleksintervallet.
Vad materialet gör
Adsorbenten avlägsnade partiklar så små som 30 nanometer i laboratorietester. Det är ett storleksintervall som konventionella filtreringssystem i stort sett inte kan hantera. Omkring 80 procent av föroreningarna försvann inom de första 15 minuterna av behandlingen. Den hastigheten är viktig eftersom de flesta kommunala reningsverk arbetar med snäva tidscykler.
Materialet fungerade på flera vanliga plasttyper, inklusive polyeten, polypropen och polyester. Det förblev effektivt i både sötvatten och saltvatten. Utöver plaster registrerade forskarna starka borttagningsgrader för kvicksilver, krom, koppar, syntetiska färgämnen och ibuprofen.
Professor Nicky Eshtiaghi vid RMIT beskrev infångningen av nanoplaster som ett avgörande steg framåt. ”Det finns fortfarande ingen etablerad storskalig lösning för att ta bort dem”, sa hon. Förstaförfattaren Dr Muhammad Haris sa att materialet var specifikt utformat för att snabbt ta bort mikro- och nanoplaster.
Industriell testning och magnetisk återvinning
Teamet testade tekniken i industriellt tvättavloppsvatten, en betydande källa till föroreningar från syntetfibrer. Materialet avlägsnade mer än 88 procent av polyestermikrofibrerna och färgämnena, trots förekomsten av tensider och organiskt material i vattnet. Det är ett betydelsefullt resultat. Tvättavloppsvatten är kemiskt komplext, och många behandlingsmetoder försämras i prestanda under dessa förhållanden.
Ett prototypsystem, utvecklat tillsammans med One Eye Industries i Kanada, visade att adsorbenten kunde separeras magnetiskt från vatten och återvinnas snabbt efter varje användning. Magnetisk återvinning åtgärdar ett centralt hinder för kommersiell spridning. Om ett material inte kan återvinnas och återanvändas effektivt blir driftskostnaderna oöverkomliga i stor skala.
Även produktionsprocessen har förbättrats avsevärt. Teamet producerar nu materialet i rumstemperatur med färre kostsamma insatsvaror. Forskarna säger att produktionskostnaderna är cirka 75 procent lägre än tidigare versioner. Materialet kan återanvändas flera gånger.
Kommersiella vägar och regelverk
RMIT har inlett tidiga kommersiella diskussioner med Fire and Test Australasia, ett företag ägt av ursprungsbefolkningar baserat i Geelong, Victoria. Partnerskapet riktar sig mot dagvatten- och avloppsrening, inklusive tillämpningar i samhällsskala. Forskarna arbetar också med Star Water Group, vars kunder inkluderar operatörer på den amerikanska marknaden.
Det amerikanska fokuset har en specifik logik. Amerikanska tillsynsmyndigheter har skärpt standarderna för både mikroplaster och PFAS de senaste åren. Efterfrågan på avancerade behandlingsalternativ ökar bland kommunala och industriella aktörer som är under press att följa nya gränsvärden. Kombinationen av hög avskiljningsprestanda och lågkostnadsmagnetisk återvinning ger denna metod ett rimligt kommersiellt argument i den miljön.
Tekniken har också potential i decentraliserade system. Många regioner saknar tillgång till storskalig behandlingsinfrastruktur. Ett material som fungerar snabbt, återställs rent och kan produceras till lägre kostnad skulle kunna användas i mindre samhällen och avlägsna områden där konventionella anläggningar är opraktiska.
Var detta står
De resultat som hittills publicerats kommer från laboratorie- och prototyptester. Övergången från laboratorieprestanda till fullskalig kommunal eller industriell driftsättning innebär en annan uppsättning tekniska och regulatoriska utmaningar. Forskarna har erkänt att kommersiella partners nu utvärderar dessa frågor.
Plastföroreningar och ihållande kemisk kontaminering överlappar alltmer varandra i takt med att myndigheter och investerare är intresserade. Energibolag, textiltillverkare och industriella vattenanvändare står inför ett ökande tryck att visa upp trovärdiga behandlingsstrategier. Ett material som samtidigt hanterar mikroplaster, nanoplaster, tungmetaller och PFAS, och gör det inom behandlingstidsramar som operatörerna faktiskt kan använda, skulle ha bred tillämpbarhet över olika sektorer om prestandan i fält matchar laboratoriedata.
