Łódzki wynalazek pomoże usuwać zanieczyszczenia fosforanowe z wody

"BioKer" to opracowane na Uniwersytecie Łódzkim lekkie kruszywo otoczone biopolimerem, dzięki któremu można usuwać zanieczyszczenia fosforanowe ze środowiska wodnego, stymulować wzrost mikroorganizmów, bądź wspomagać wzrost roślin w uprawach bez użycia gleby.

Wynalazek opracowany przez mgr Pawła Jarosiewicza i prof. Macieja Zalewskiego z Katedry Ekologii Stosowanej Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska UŁ, otrzymał Złoty Medal na Targach Wynalazczości w Paryżu.

Paweł Jarosiewicz podkreśla, że zanieczyszczenie wody, szczególnie w obszarze miejskim, stało się w XXI wieku niezwykle uciążliwie. Uniwersalny materiał do poprawy jakości stanu środowiska narażonego na występowanie długich okresów suszy m.in. w miastach, stanowi deszczówka, którą jednak nie do końca umiemy zarządzać i gospodarować nią w zbiornikach. Zawiera bowiem ona dużo zanieczyszczeń zebranych z ulic i powierzchni utwardzonych, które przedostają się bezpośrednio do rzek, czy zbiorników wodnych.

Pomóc w walce z tymi zanieczyszczeniami może ekohydrologia, czyli nauka, którą rozwinął wraz ze swoim zespołem prof. Maciej Zalewski z UŁ. Jak wyjaśnił Jarosiewicz, ekohydrologia dotyczy przede wszystkim podwójnej regulacji, czyli założenia, że czynnikami hydrologicznymi możemy regulować biologię, a biologicznymi regulować m.in. jakość wód.

Był to punkt wyjścia do opracowania sekwencyjnych systemów doczyszczających wodę, czyli połączenia i zintensyfikowania procesów, które naturalnie występują w przyrodzie.

Sekwencyjny system składa się przede wszystkim z trzech stref: sendymentacyjnej, strefy geochemicznej, gdzie wychwytywane są zanieczyszczenia bezpośrednio z wody oraz procesów biologicznych z udziałem roślin, czy też bakterii, które dodatkowo wspomagają oczyszczanie i usuwają zanieczyszczenia. „Wykorzystując te procesy możemy w małym obszarze zintensyfikować ich działanie w ten sposób, aby doczyścić wodę” - wyjaśnił naukowiec.

W swoim wynalazku łódzcy badacze skupili się na procesie geochemicznym - przede wszystkim sorbcji, czyli wychwytywaniu zanieczyszczeń ze środowiska wodnego.

„Projekt, który opracowaliśmy to lekkie kruszywo ceramiczne opłaszczone biopolimerem, zaś w skład biopolimeru możemy włączać substancje, które nadają indywidualne cechy dla danej bariery. Dzięki temu, przy odpowiedniej modyfikacji otoczki biopolimerowej, możemy np. wychwytywać jony fosforanowe ze środowiska wodnego, stymulować wzrost mikroorganizmów na powierzchni, bądź wspomagać rośliny w walce z zanieczyszczeniami”- podkreślił Jarosiewicz.

Bazując na wcześniejszych doświadczeniach m.in. z projektu dot. oczyszczania zbiorników w łódzkim Arturówku naukowcom udało się dobrać naturalne związki pochodzenia mineralnego, które radzą sobie najefektywniej z wychwytywaniem zanieczyszczeń ze środowiska. „Bazując na tej wiedzy tworzymy takie dodatki do naszego wynalazku, które znacząco zwiększają jego efektywność” - ocenił ekohydrolog.

Bariera złożona z granulatu "BioKer" może być umieszczana w poprzek strumienia czy zbiornika wodnego, w sposób umożliwiający przepływ ryb czy innych organizmów wodnych. „Taka bariera praktycznie całą objętością przefiltrowuje wodę, która płynie wzdłuż koryta rzecznego czy wzdłuż zbiornika. W ten sposób zanieczyszczenia, które płyną wraz z wodą pozostają w tej barierze, usieciowane na naszym wynalazku, a czysta woda przedostaje się dalej” - dodał Jarosiewicz.

Unikatową cechą wynalazku jest fakt, że granulat może być ponownie wykorzystany, czym wpisuje się w koncepcję cyrkularnej biogospodarki. „Fosfor, czyli zanieczyszczenie dla wód, a z drugiej strony idealny nawóz dla roślin, może być w ten sposób odzyskiwany ze środowiska i stanowić następnie źródło nawozów w uprawie roślin. Dodatkowo możemy regenerować nasz system poprzez zastosowanie prostych procesów termicznych, a sam granulat ponownie wprowadzać w cały proces oczyszczania wody” - zaznaczył współtwórca rozwiązania.

Wynalazek może być również zastosowany w uprawach hydroponicznych, czyli bezglebowych. W takich uprawach również wykorzystuje się lekkie kruszywo ceramiczne, ale bez biopolimerowej otoczki.

"Poprzez opłaszczenie możemy dodatkowo wprowadzić odpowiednie warunki dla wzrostu roślin, chociażby regulować poziom pH, lub wprowadzać pewne mikroelementy, które ciężko hodowcom utrzymywać w roztworze przepływającym pod strefą korzeniową. Dzięki naszemu rozwiązaniu będą one ciągle dostarczane do roślin” - podkreślił młody naukowiec.

Jego zdaniem, zastosowanie lekkiego kruszywa ceramicznego obniży nawet 10-krotnie masę barier przepuszczalnych w systemach rzecznych czy zbiornikowych, które obecnie konstruowane są ze skał wapiennych. „W ten sposób uzyskujemy lekką barierę, która po okresie np. trzech lat może być z łatwością wymieniona” - dodał.

Obecnie - w ramach projektu Inkubator Innowacyjności+, koordynowanego przez Centrum Transferu Technologii UŁ - trwają prace nad optymalizacją wynalazku, aby we wrześniu tego roku był on już gotowy do wprowadzenia na rynek. „Widzimy duże szanse na jego komercjalizację” - podsumował Paweł Jarosiewicz. (PAP)