A mikroműanyagok a szennyvíztisztító telepeken keresztül szivárognak a folyókba és a tengerbe, és a probléma az, hogy sok telep nincs úgy kialakítva, hogy hatékonyan visszatartsa őket. Ezek az apró, néha láthatatlan részecskék környezeti és egészségügyi fejfájást okoztak, és begyűjtése sokkal finomabb feldolgozási és mérési technológiákat igényel, mint a hagyományos eljárásokban alkalmazottak.
Spanyolországban számos kezdeményezés mutat élen, nagyon eltérő, de egymást kiegészítő megközelítésekkel: az anaerob lebontással kombinált ultraszűrő membránoktól a mediterrán rája anatómiája által ihletett biomimetikáig, nem is beszélve a mágneses befogási stratégiákról vagy a gázmosók mosóvizét hasznosító haditengerészeti rendszerekről. A közös cél egyértelmű: a mikroműanyagok megelőzése, felderítése és kiküszöbölése a városi és ipari szennyvíztisztító telepeken, valamint a... tengeri környezet.
Miért olyan nehéz megtartani a mikroműanyagokat?
A mikroműanyag minden 5 mm-nél kisebb műanyag részecskét jelent, a nanoműanyag pedig a nanométeres méretűre csökkenő részecskét. Elterjedése széles körben elterjedt, tartóssága pedig óriásiMegjelennek a városi és ipari szennyvízben, sőt még a víztartó rétegekben és a tengerekben is. Az ENSZ riasztó mennyiségű kibocsátásra figyelmeztetett, és számos tanulmány kimutatta ezeket a részecskéket a tengeri élővilágban, a kagylókban és az emberekben is.
Ezen részecskék fizikai jelenlétén túl aggodalomra ad okot az is, hogy képesek-e mérgező anyagok vektoraként működni. Gyaníthatóan nehézfémeket és szerves szennyező anyagokat hordoznak.potenciális hatással az emésztőrendszerre és a bélmikrobiotára. Ez a kockázat, valamint a vízi ökoszisztémákban való felhalmozódása a hagyományos szennyvíztisztító telepeken túlmutató kezelést igényel.
A szennyvíztisztító telep szokásos folyamatait más szennyező anyagokra tervezték, és nem a mikrométeres vagy annál kisebb méretű műanyagok befogására. Ezért, bár nagyobb frakciókat tartanak vissza, nem garantálják a teljes eltávolítást.Ennek következtében ezen részecskék jelentős része a szennyvízbe és az iszapba kerül, lezárva ezzel a szennyezés egy olyan ciklusát, amelyet fejlett technológiák nélkül nehéz megtörni.
Szűrési és elválasztási technológiák: a szemcséktől a nanometriáig
Több eljáráscsaládot kombinálnak a különböző méretű mikroműanyagok megtámadására. Az üledékszűrők és az ultraszűrő membránok javítják a finom részecskék visszatartását.Bár a fordított ozmózis még a kisebb részecskéket is képes eltávolítani, magasabb energia- és üzemeltetési költséggel jár. Ezzel szemben az egyszerűbb asztali szűrők vagy patronok csak a nagyobb részecskék ellen hatékonyak.
A fejlesztés terén Spanyolország kiemelkedik a különböző kezelési rétegeket integráló javaslataival. Az Aimplas, a Műanyagipari Technológiai Intézet, egy ultraszűrő membránokkal és anaerob lebontással kombinált tisztítósort fejleszt., azzal a céllal, hogy nagyon magas hatékonyságot érjenek el a mikro- és nanoműanyagok eltávolításában, és minimalizálják azok keletkezését a folyamat során.
A szokásos félreértéssel ellentétben érdemes megjegyezni, hogy nem minden megoldás tartalmaz egy mindent megállító hálót. A szűrésen kívül léteznek alternatív elválasztási módszerek, mint például a szelektív befogás és a mágneses aggregáció.amelyek különösen ígéretesek, ha nagy áramlási sebességre és folyamatos működésre van szükség a membránok eltömődése nélkül.
Prevenplast és az AnMBR útvonal: anaerob emésztésű ultrafiltrációs membránok
A Valenciai Innovációs Ügynökség által finanszírozott Prevenplast projekt keretében az Aimplas kísérleti léptékben fejleszt egy olyan rendszert, amely ultraszűrő membránokat kombinál anaerob membrán bioreaktorokkal. A várakozások szerint a szennyvízben lévő mikro- és nanoműanyagok mennyisége meghaladja a 99%-ot., egy olyan akadály, amely ma a hagyományos szennyvíztisztító telepek számára elérhetetlennek bizonyult.
Ez a megoldás egy szabványosított módszertant is integrál a részecskék kvalitatív és kvantitatív elemzésére, ami kulcsfontosságú a technológia hatékonyságának valódi méréséhez. Homogén adatokkal ezek az anyagok azonosíthatók, megszámolhatók és nyomon követhetők a folyamat során.Ez megkönnyíti a legjobb gyakorlatokat ismertető útmutatók megírását, hogy megelőzzük a műanyagok keletkezését és kevesebb műanyagot juttassunk a környezetbe.
Az európai szennyvíztisztítási ökoszisztéma hatalmas alkalmazási területet kínál. Becslések szerint körülbelül 5.300 szennyvíztisztító telep működik az EU-ban.Ezért egy bevált és stabil AnMBR technológia hatalmas telepítési potenciállal rendelkezne. Európában nincs nagy léptékben telepített, azonos rendszer, így a technológiai és szabályozási érettség ugrása döntő lehet az ágazat számára.
Az Aimplas munkáját szennyvíztisztító telepekről származó mintákkal és egy műanyag-feldolgozó kísérleti üzemben is tesztelik. A mikro- és nanoműanyagok jelenlétét a folyamat különböző pontjain értékelik, keletkezésük minimalizálását, valamint üreges szálas membránok és anaerob lebontás segítségével történő kinyerésüket.Ezzel párhuzamosan ezen eszközök hosszú távú stabilitását műszaki, gazdasági és környezeti szempontból vizsgálják, a valós méretnövelésük céljából.
A várható hatás átfogó: vízkezelés, műanyag-feldolgozás és több ágazatra kiterjedő megállapodások. A kezdeményezésben együttműködik a Global Omnium, a Valenciai Egyetem CALAGUA Kutatócsoportja és a Valenciai Műszaki Egyetem IIAMA-ja., egy vízügyi tapasztalattal rendelkező konzorcium, amely felgyorsítja az eredmények ipari alkalmazásokba való átadását.
Mikroplaszt: homok- és aktív szénszűrők, valamint membránreaktorok
Ezzel párhuzamosan az Aimplas egy másik, a városi és ipari szennyvízre összpontosító projektet is támogat. A Microplast két kísérleti útvonalat kombinál: az egyik homok- és aktív szénszűrőkön, a másik membránreaktorokon alapul., azzal a kettős céllal, hogy előre jelezzék a jövőbeli jogi követelményeket, és szabványosítsák ezen szennyező anyagok mérését a különböző vízforrásokban.
Ahhoz, hogy az összehasonlítás hasznos legyen, a kvantifikációs módszertant úgy tervezték, hogy homogén és összehasonlítható adatokat szolgáltasson. Ez lehetővé teszi a különböző kezelési módszerek hatékonyságának szigorú értékelését és a feldolgozósorok tervezésének kiigazítását. a szennyvíz típusától és a vízminőségi célkitűzésektől függően.
A projektben az Aguas de Valencia és a Valenciai Egyetem vesz részt, az AVI finanszírozza. Ez a vegyes megközelítés elősegíti a megalapozott döntéseket a befektetésekkel és a működéssel kapcsolatban., egy olyan elem, ami gyakran hiányzik, amikor a mikroműanyagok új technológiáiról beszélünk.
Biomimikri szennyvíztisztító telepeken: REMOURE és a mobula-rája
Egy másik lenyűgöző fejlődési vonal a biomimikriából származik. A REMOURE projekt additív gyártás segítségével replikálta a mobula-rája kopoltyúívét. Földközi-tenger inspirációként egy szennyvíztisztító telepek vízvezetékében alkalmazható szűrőrendszerhez.
A konzorcium finomhangolja a hidrodinamikai vizsgálóberendezések szabályozását a teljesítmény és az integráció optimalizálása érdekében. A cél az, hogy ezt a természetes befogási mintázatot egy olyan eszközre vigyék át, amely minimalizálja a nyomásveszteséget és maximalizálja a visszatartást., nagyobb módosítások nélkül illeszkedve a berendezések hidraulikájához.
A fejlesztést a valenciai VLC Tech X-experience rendezvényen mutatták be a nagyközönségnek, és eredetisége, valamint skálázhatósági potenciálja miatt nagy sikert aratott. A kezdeményezést az ERFA Alap finanszírozza a Valenciai Innovációs Ügynökségen keresztül., a Global Omnium koordinátorával, technológiai partnerei pedig az IMEDMAR-UCV, a Vielca Ingenieros, a Control de Vertido Industrial és az AIDIMME.
A REMOURE az AIDIMME termékfejlesztési és optimalizálási vonalának része. A 22200071 számú projekt, az INNEST/2022/131 aktája, 2022 júniusától 2024 szeptember végéig tartott.az additív gyártási képességek konszolidációja a fejlett környezetvédelmi megoldásokhoz.
Tengeri befogás: gázmosók, amelyek visszatartják a mikroműanyagokat
A szennyvíztisztító telepeken túl a hajókon is van innováció. A Wärtsilä és a Grimaldi Group bemutatott egy olyan rendszert, amely a nyitott hurkú kipufogógáz-mosók mosóvizét hasznosítja. a tengervízből a navigáció során keletkező mikroműanyagok kinyerésére.
Az ötlet olyan egyszerű, mint amilyen hatékony: maga a gáztisztító rendszer nagy mennyiségű vizet használ, amely megfogó közegként működhet. Egy 10 MW-os motor óránként körülbelül 450 m³ tengervizet mozgatEz jelentős részecske-visszatartási kapacitást jelent, különösen a 10 mikron alatti részecskeméret esetén.
A kezdeti eredmények biztatóak. A mikroműanyagokat körülbelül 76 részecske/köbméter kezelt víz koncentrációban fogták be.Egy Civitavecchia és Barcelona között végzett teszt során egyetlen út során több tízezer részecskét gyűjtöttek össze. Mindezt minimális fedélzeti változtatásokkal és egy meglévő működési mód kihasználásával.
Ez a funkció integrálva lesz a Wärtsilä mosóvízkezelő rendszereibe, megerősítve a vállalat elkötelezettségét a moduláris platformok iránt, amelyek lehetővé teszik a környezetvédelmi innovációk beépítését. Ez egy eszköztakarékos megközelítés: tisztítsuk meg a levegőt, és mellesleg járuljunk hozzá az óceánok megtisztításához., kihasználva a kereskedelmi flottákba már telepített berendezéseket.
Szelektív mérés és rögzítés: a Captoplastic javaslata
Mérés nélkül nincs lehetőség szabályozásra. A Madridi Autonóm Egyetem spin-off cége, a Captoplastic kifejlesztette a Captolabot, egy olyan eszközt, amely milligrammokban méri a mikroműanyagok mennyiségét literenként különböző típusú vizekben., a városi szennyvíztisztító telepektől a magas minőségi követelményeket támasztó vegyiparig.
Az eltávolítási megközelítésük nem hálón, hanem befogási kémián alapul. Egy gyűjtőt adnak a vízáramhoz, amely a mikroműanyaghoz tapad, és mágneses tulajdonságokkal rendelkező agglomerátumot képez.Ezt követően egy mágneses mező elválasztja ezt az aggregátumot a fő víztől, megakadályozva a membránok gyakori eltömődését.
A ciklus lezárásaként az agglomerátumot sóoldattal bontják le, majd a gyűjtő visszakerül a körforgásba, miközben a mikroműanyagokat félreteszik kezelésre. A cég emellett olyan megállapodásokat is szorgalmaz, amelyek második életet adnak nekik, például műanyag fűrészáru előállításával., amely körforgásos gazdasági komponenst ad a megoldáshoz.
A skálázhatóság tekintetében a Captoplastic több kísérleti üzemet indított óránként 3.000 és 5.000 liter közötti kapacitással, és előrelépést tett egy, a madridi közösséggel és a Móstoles-i Canal de Isabel II-vel közös telepítésen. Ez az üzem óránként körülbelül 100 000 liter vizet kíván kezelni, miközben a mikroműanyagokat is kiszűri.Ezzel párhuzamosan folyik a munka a fő háztartási áramforrás kompakt eszközein: a mosoda.
Egészségügy, szabályozás és az értékláncra gyakorolt hatás
Bár a hosszú távú hatásokkal kapcsolatos tudományos bizonyítékok még mindig gyűlnek, a mikroműanyagok potenciális kockázataival kapcsolatos aggodalmak már napirendre kerültek. A vizsgált vektorok közül néhány a toxinszállítás, az emésztési zavarok és a mikrobiota változásai.Ezek nyomós okok arra, hogy a kritikus pontokon felgyorsítsuk mind a megelőzést, mind az elvonást.
A szabályozási előrejelzés egy másik kulcsfontosságú terület. Az olyan projektek, mint a Microplast, a jövőbeli jogi követelmények előrejelzésére szolgálnak.Ez a munka olyan mérőszámokat és technológiákat határoz meg, amelyek készen állnak a valós üzemekbe való integrációra. Lehetővé teszi az üzemeltetők és az iparágak számára, hogy műszaki és szabályozási bizonyossággal hozzák meg beruházási döntéseiket.
A gazdasági hatás jelentősnek ígérkezik olyan ágazatokban, mint a vízkezelés, a műanyag-feldolgozás és a technológiai víz iránti nagy igényű iparágak. A technológiai központok, egyetemek, üzemeltetők és szakosodott vállalatok közötti együttműködés felgyorsítja a piacra lépéstMegsokszorozza a szinergiákat és csökkenti a technológiai kockázatot az alkalmazás során.
Gyakran ismételt kérdések a mikroműanyag-szűréssel kapcsolatban
Beszivároghatnak-e mikroműanyagok ivóvíz és a maradék? Igen, de ehhez speciális technológiákra és gyakran azok kombinációjára van szükség.Ülepítés és szűrés nagyobb frakciókhoz; ultraszűrés mikronos frakciókhoz; és fordított ozmózis a legfinomabb frakciókhoz, a minőségi célkitűzésektől és az egyes létesítmények által vállalható költségektől függően.
Károsak az egészségre? A vizsgálat folyamatban van, de van ok az óvatosságra. Úgy tartják, hogy képesek veszélyes vegyületeket szállítani, és potenciálisan hatással lehetnek az emésztőrendszerre.Ezért fontos a vízellátó hálózatban és a szennyvízben való jelenlétének mérése, csökkentése és szabályozása.
Létezik olyan, hogy a víz teljesen mentes a mikroműanyagoktól? Nehéz ezt minden kontextusban garantálni. Korszerű tisztítórendszerekkel a koncentráció jelentősen csökkenthető.Ezen részecskék mindenütt jelenléte azonban átfogó megközelítést igényel: megelőzés a forrásnál, kezelés az üzemben, és speciális megoldások az érzékeny felhasználásokra.
Vízen túl: körforgásos gazdaság és új értéknövelő útvonalak
A műanyaglábnyom csökkentése nem csak a begyűjtésről szól, hanem az újraértékelésről is. Az Aimplas a Bioreact projekten dolgozik, amely keményítőalapú hulladékokra, például zsákokra vagy mezőgazdasági talajtakarókra összpontosít.jelenleg komposztálásra vagy biológiai lebontásra szánják. A projekt tejsavvá, majd onnan PLA-vá, egy nagy keresletű, potenciális alkalmazási lehetőségekkel rendelkező bioműanyaggá alakítását vizsgálja. mikroműanyag-újrahasznosítás.
Az ilyen típusú megoldások körforgást hoznak létre: kevesebb hulladék, több másodlagos nyersanyag és kisebb környezeti hatású alternatívák. A tisztítási és leválasztási technológiákkal kombinálva koherens körforgásos gazdasági csomagot alkotnak.mindegyik a műanyag életciklusának egy másik pontján hat.
Az innováció nem áll meg a szennyvíztisztító telepnél. A REMOURE biomimetikus ihletője, a Captoplastic mágneses befogása és a kereskedelmi hajókban történő fedélzeti rögzítése kiegészítő frontokat nyit meg. amelyek segítenek csökkenteni a folyókba, tengerekbe és víztartó rétegekbe jutó mikroműanyagok mennyiségét.
A szennyvíztisztító telepeken és az iparban megvalósítandó megoldások legfontosabb működési lépései
A technológia kiválasztása előtt fontos annak jellemzése. Megbízható mintavételi, azonosítási és mennyiségi meghatározási protokoll nélkül a tényleges teljesítmény nem hasonlítható össze. az ultraszűrés összehasonlítása az aktív szénszűrővel vagy a membránreaktorral. A valenciai projektek által támogatott szabványosítás élen jár ebben.
Ezután az integráció kiértékelése következik. Az üreges szálas membránoknak és az anaerob folyamatoknak speciális működési követelményeik vannak. amelyek befolyásolják az áramlási sebességet, a tisztítást, az energiafogyasztást és az iszapkezelést. Más lehetőségeknél, például a mágneses befogásnál, a kulcs a gyűjtő kémiájában és az eltávolított aggregátum kezelésében rejlik.
Végül a fenntarthatóság és a költségek. A műanyaghulladék hosszú távú stabilitását, karbantartását, energialábnyomát és végső rendeltetését az elemzésnek kell tartalmaznia.A jó hír az, hogy a technológiák és a szabályozási lendület kombinációja közelebb hozza a piachoz az érett és életképes megoldásokat.
Ez a forgatókönyv, olyan vezető projektekkel, mint a Prevenplast, a Microplast vagy a REMOURE, valamint a nyílt tengeren és az ipari vonalakon alkalmazott kiegészítő megközelítésekkel, optimista ütemtervet vázol fel. A megbízható mérés, a fejlett kezelés és a körforgásos gazdaság kombinációja lehetővé teszi a víz mikroműanyag-terhelésének drasztikus csökkentését.lehetővé téve, hogy a szennyvíz egyre szigorúbb kritériumoknak feleljen meg, és hogy az újrafelhasználás biztonságos legyen városi és mezőgazdasági környezetben.