Papierosowe oczyszczanie wody

Światowa Organizacja Zdrowia co jakiś czas bada skład wody i ustala bezpieczny poziom występujących w niech pierwiastków, substancji itd. Tyczy się to także arsenu, który występując w nadmiarze może spowodować silne zatrucie, ponieważ posiada on właściwości protoplazmatyczne oraz rakotwórcze. By wyeliminować te nadwyżki badacze na całym świecie obmyślali sposoby jak zredukować obecność tych toksycznych związków. Jiaxing Li, który pracuje w Instytucie Fizyki Plazmy w Hefei odkrył stosunkowo tanią metodę eliminacji arsenu z wody. W swoich pracach wykorzystał porowatą strukturę popiołu papierosowego.

Jak to działa?

W krajach trzeciego świata, a także w Ameryce Południowe próbki wody wielokrotnie wskazywały przekroczenie bezpiecznych norm obecności arsenu. Dzięki pracy Jiaxing Li będzie można pokryć metodą jednoetapową cząsteczki popiołu tlenkiem glinu, który skutecznie usuwa toksyczny materiał. Uzyskany w ten sposób preparat uzdatniający wodę może z powodzeniem oczyszczać wodę ze szkodliwego arsenu. Potwierdzono 96% skuteczność tej techniki oczyszczania wody.

Oczywiście inne mechaniczne metody również mają tutaj zastosowanie, jednak ich wykorzystywanie przez dłuższy okres czasu naraża wiele państw na znaczne wydatki finansowe. Obok popiołu w celu naturalnego oczyszczania wody stosuje się również skórki bananów oraz łuski ryżu. Nie są jednak one tak efektywne, jak metoda wynaleziona przez Jiaxinga Li.

Demineralizacja wody

Woda stosowana w przemyśle musi spełniać odpowiednie wymagania. W wielu segmentach gospodarki stosuję się wodę zdemineralizowaną, która jest całkowicie pozbawiona rozpuszczonych w wodzie kationów oraz anionów. Właśnie taki typ wody jest szczególnie potrzebny w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym oraz spożywczym. Tylko woda o obniżonej przewodności elektrycznej może być wykorzystywana w laboratoriach elektronicznych czy energetycznych, dlatego w tego rodzaju przemyśle również wykorzystuje się wodę uzdatnioną zdemineralizowaną.

Metody demineralizacji wody

Tak duże zainteresowanie procesem demineralizacji wody sprawiło, że naukowcy ciągle badają sposoby osiągnięcia podobnego efektu. Póki co do najbardziej popularnych technik należą: odwrócona osmoza, destylacja, elektrodejonizacja oraz wymiana jonowa. Wszystkie cztery metody są bardzo skuteczne, a wybór jednej z nich zależy od wyników uzyskanych przez próbki wody. Metoda bowiem zależy od ilości zawartej w wodzie soli oraz jakości wody po opuszczeniu konkretnej stacji uzdatniającej.

EDI czyli elektrojonizacja

Elektrojonizacja to nowoczesna metoda demineralizacji wody stosowana bardzo chętnie przez zwolenników ochrony środowiska naturalnego. Niskie zużycie środków chemicznych oraz wysoka skuteczność sprawia, że demineralizacja wody odbywa się przy stosunkowo niskich kosztach eksploatacji. Procedura jest zatem nie tylko efektywna, ale też oszczędna, dodatkowym plusem jest fakt, że nie potrzebne są tutaj kosztowne regeneracje żywicy jonowymiennej, ponieważ dokonuje ona tego przy użyciu wyłącznie prądu elektrycznego.

Wodna soczewka - tania i niezwykle efektywna

W wielu krajach na świecie czysta woda jest surowcem trudno dostępnym. Mimo starań wielu organizacji oraz uczelni niedobory są tak duże, że stale podejmowane są nowe inicjatywy mające na celu uzdatnianie wody coraz szybciej i bardziej efektywnie. Do grona tych naukowców należy także Deshawn Henry, który wraz ze swoim zespołem z Uniwersytetu Buffalo pracuje nad udoskonaleniem wodnej soczewki.

Stworzona jakiś czas temu konstrukcja wykorzystuje technikę szkła powiększającego, które w szybkim czasie (ok. godziny) nagrzewa zgromadzoną wodę. Podgrzewa ją na tyle skutecznie, że już po przekroczeniu 65 stopni z wody znikają wszelkie zanieczyszczenia pochodzenia patogennego oraz szczepy bakteryjne. Wykorzystując darmowe źródło energii, jakim jest światło słoneczne układ stworzony przez naukowca sterylizuje wodę efektywnie i bardzo niewielkim kosztem.

Cały mechanizm opiera się na drewnianej ramie, na której rozpostarty jest foliowy materiał. Plastikowa folia oraz drewniane bale są dostępne na całej kuli ziemskiej, dzięki czemu mechanizm może być stosowany na całym świecie, zwłaszcza w krajach afrykańskich czy na bliskim wschodzie. Procedura jest prosta: na folię wylewa się wodę, która zaczyna działać jak soczewka. Na ramie wisi pojemnik, tuż pod soczewką, gdzie skupiają się promienie słoneczne. Konstrukcja jest bezobsługowa, nie wymaga nadzoru człowieka. Pomoc rąk wymagana jest jedynie co jakiś czas, do zmiany położenia pojemniczka - jak wiadomo słońce wędruje po niebie, więc by uzyskać największą efektywność pozycje te muszą być zmieniane. Warunkiem osiągnięcia sukcesu jest przede wszystkim względnie dobra pogoda.

Obecnie trwają prace na ulepszeniem tej metody, tak by była jeszcze bardziej efektywna. Naukowcy sprawdzają jaka grubość folii jest optymalna oraz jakie pokłady wody jest w stanie unieść.

Napowietrzanie metodą oczyszczania jeziora Łask

Łajs to jezioro o powierzchni ok. 50 ha umiejscowione w gminie Purda niedaleko Olsztyna. Ten malowniczy akwen od lat był zanieczyszczony, przez co okoliczni mieszkańcy oraz turyści nie mogli korzystać z niego w pełni. W ubiegłym roku naukowcy z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego podjęli się oczyszczania jeziora innowacyjną metodą napowietrzania.

Zanieczyszczenie jeziora Łajs

 

Woda w jeziorze była systematycznie infekowana przez spływające do niej ścieki, w rezultacie przejrzystość wody była znikoma, barwa przypominała kolor brunatno-zielony, co zdecydowanie zniechęcało do jakichkolwiek aktywności. Jak sprawdzili badacze, strefa tlenowa w głębokim na 8 metrów jeziorze Łajskim wynosiła zaledwie 2-3 metry. Proces zamierania fauny i flory oraz zarastania jeziora znacznie postępował, zatem by uchronić zbiornik przed całkowitą degradacją poproszono o interwencje olszyńskich naukowców.

Napowietrzanie jeziora

 

Wykorzystywana technologia polega na wtłaczaniu natlenionej wody z pobliskiego strumienia na dno zbiornika. Wykorzystywanie sprężonego powietrza to znany na całym świecie i ceniony przez badaczy sposób na rekultywację zanieczyszczonych akwenów, ponieważ dzięki niemu bardzo skutecznie zostają zatrzymane procesy gnilne, osady na dnie się mineralizują, a w konsekwencji jakość wody ulega znacznej poprawie. Jedyną wadą stosowanej metody są duże koszta, ponieważ należy zbudować rurociąg którym zostanie puszczone sprężone powietrze.

Wyliczono, że w ciągu roku jezioro zostanie zasilone ok. 2 milionami metrów sześciennych napowietrzonej wody. Jezioro Łajskie jest oczyszczane od listopada 2013 roku, badania w kwietniu wykazały znaczną poprawę w jakości analizowanej wody, zakomunikowano, że strefa tlenu się powiększa co dobrze rokuje na przyszłość. Część całego przedsięwzięcia finansuje dotacja unijna z Programu Operacyjnego Ryby.

Czy Polsce grozi susza?

Ze względu na położenie geograficzne, ilość nizin i lasów w naszym kraju nikt się nie spodziewał, że Polsce może grozić susza. Tymczasem nietrafione inwestycje, które niosły ze sobą osuszanie bagien czy stawów oraz melioracja nieodpowiednich terenów postawiła wielki znak zapytania nad bezpieczeństwem wodnym w naszej ojczyźnie. Wiceminister środowiska - Stanisław Gawłowski przyznał nawet, "że w Polsce zasoby wody pitnej szacowane są na takie, jakie są w Egipcie".

Smutna statystyka

Na przeciętnego Europejczyka przypada niemal 4,5 mln litrów wody rocznie, na mieszkańca Rzeczypospolitej polskiej niespełna 1,5  mln. Taki wynik plasuje nas na ogonie europejskich krajów i daje do myślenia. Najprostszą receptą na tego typu bolączkę wydawała by się renaturalizacja miejsc, w których woda utrzymywała się naturalnie. Pomocne są także techniki wykorzystywane w uzdatnianiu wody - nowoczesne technologie i zmodernizowane, dostosowane do najwyższych standardów oczyszczalnie ścieków. A takie już przecież pracują na terenie naszego kraju.

Nieoszczędni Polacy

Sporą pracę możemy wykonać również my sami, dbając o nasze środowisko i oszczędzając zasoby wody, którymi dysponujemy. U naszych zachodnich sąsiadów w ramach oszczędzania wody obowiązuje np. zakaz podlewania ogrodu szlauchem, u nas proceder ten kwitnie zwłaszcza w okresie letnim.

Wyładowania, które oczyszczą naszą wodę

Oczyszczanie wody to temat ciągle żywy i stale rozwijany. Cieszy również fakt, że nadal wspierany przez różne państwowe instytucje oraz międzynarodowe korporacje, którym widocznie świat nie jest obojętny. Nad kolejnymi metodami oczyszczania wody pracują naukowcy i badacze z różnych uniwersytetów i bardzo dobrze. Nigdy tych metod nie będzie za dużo, a im więcej sposobów uda się odkryć tym lepiej dla krajów trzeciego świata, gdzie zapotrzebowanie na czystą i nieskażoną wodą jest na prawdę duże.

Najnowsze doniesienia w tej kwestii mówią, że do oczyszczania wody ze studni głębinowej lub pobranej z ujęcia powierzchniowego można wykorzystywać wyładowania elektrohydrauliczne. Proces, o którym mowa należy do przedmiotu badań Tomasza Izdebskiego - laureata programu Innodoktorant.

Bolączką studni głębinowych i ujęć powierzchniowych są zanieczyszczenia pochodzenia organicznego, które są normalnością w obszarach wiejskich i nie ma się na nie większego wpływu. Jednak najnowsze badania potwierdzają skuteczność plazmy indukowanej impulsami, którą umieszcza się pod wodą, już po procesie filtracji, do eliminowania mikroorganizmów zawartych w wodzie. Wyładowania elektrohydrauliczne nie tylko skutecznie unieszkodliwiają zanieczyszczenia ale w pełni uzdatniają wodę sprawiając, że jest możliwa do bezpośredniego spożywania.

Doktorant dr. hab. inż. Mirosława Dorsa planuje skonstruować mini reaktor przystosowany do domowych warunków w celu optymalizacji kosztów oczyszczania wody w polskich gospodarstwach. Odpowiedni dobór parametrów elektrycznych w połączeniu z innymi metodami uzdatniania wody jak np. promieniowaniem ultrafioletowym czy reakcjami chemicznymi z wykorzystaniem utleniaczy może posłużyć oczyszczaniu wody na szerszą skalę, np. w ośrodkach przemysłowych. Trzymamy kciuki.