Міжнародний досвід видалення мікропластика з промислових стічних вод

Пластик не може повністю розкластися у природньому середовищі, він здатен лише подрібнитися чи трансформуватися. Наскільки швидко це відбудеться, залежить від багатьох чинників, серед яких контакт з рідинами, вплив температури чи хімічних сполук. На загальному рівні вважається, що всі частини пластику, які є меншими за 5 мм є мікропластиком.

Мікропластик поділяють на первинний і вторинний. 

Первинний з самого початку виробили саме такого розміру. Це наприклад, скрабуючі домішки в побутовій хімії та косметиці, блискітки, пайєтки для одягу. 

А ось вторинний утворюються в результаті фрагментації під впливом різних чинників.

Є дані, які говорять, що від 60 до 90% первинного мікропластику змивається з доріг. На кожні 1000 кілометрів руху автомобіля виділяється майже 200 грамів мікропластику, а ще 25% виділяється під час прання синтетичних тканин, які поступово розшаровуються на дрібні мікроволокна. Також часто відбувається виділення частинок під час виробництва пластикових виробів і добавок. У чистячі засоби для абразивного ефекту додають дрібні пластикові гранули, також порошкоподібні пластики додають в косметичні пудри, креми, зубні пасти.

Є три види мікропластику, які можуть загрожувати здоров’ю людини:

1. Частки (безпосередньо шматочки пластику);
2. Хімічні речовини (те, що вимивається з часток або те, що частки поглинають з довкілля);
3. Біоплівки (мікроорганізми, які можуть приєднуватися й колонізуватися на частинках мікропластику).

Ці види небезпечного мікропластику можуть потрапити в прісну воду такими основними способами:

• із поверхневого стоку (стікаючи з прилеглих до водойм об’єктів);
• зі стічних вод (утворюються під час побутово-господарської чи промислової діяльності);
• із каналізаційних переливів (результат зношення й ерозії очисних споруд і трубопроводу);
• із пластикових відходів, що розпалися (через неправильне поводження з відходами, тобто неконтрольоване викидання пластику в довкілля та звезення на сміттєві полігони й звалища);
• з атмосферних опадів (мікропластик, який може бути в повітрі чи на поверхні ґрунту, поглинають краплини дощу або розносить вітер).

Найбільшу концентрацію мікропластику у воді знаходили поблизу густонаселених міст. 

На 1 літр у прісній воді концентрація була від 0 до 1000 частинок. А у питній воді, яку досліджували з меншим розміром сітки, концентрація могла досягати аж до 10 000 часток на літр у окремих зразках. Найчастіше траплялися такі види:

• поліетилентерефталат (маркування «PET 1», з якого виготовляють переважно пляшки для води);
• поліпропілен (маркування «PP 5», з якого виготовляють різну тару, в тому числі й одноразову, плівку для пакування продуктів та ін.).

В менших кількостях знаходили:

• полістирол «PS 6», з якого виробляють одноразовий посуд;
• полівінілхлорид «PVC 3», з якого виготовляють пластикові труби.

Щоб вирішити цю проблему, група дослідників з Національного інституту наукових досліджень (INRS) в Канаді розробила процес електролітичного очищення стічних вод, який руйнує мікропластик прямо у їх джерелах. 

Професор Патрік Дроги, який очолював дослідження, зазначає, що зараз не існує ефективних методів розкладання мікропластика, які дозволили б усунути цей небезпечний забруднювач під час очищення стічних вод.

Існуючі методи часто використовують фізичний поділ як засіб фільтрації. 

Ці технології не розкладають пластики, що вимагає додаткової роботи по їх усуненню. Тому дослідницька група вирішила розкласти частки мікропластика шляхом електролітичного окислення, процесу, що не потребує додавання хімікатів. Використовуючи електроди, вони генерували гідроксильні радикали (* OH), які атакують мікропластики. 

Цей процес екологічно безпечний: він розщеплює частинки на молекули CO₂ і води, які не токсичні для екосистеми. Лабораторні випробування води, штучно забрудненій полістиролом, показали ефективність розкладання 89%. Команда планує перейти до експериментів в реальних умовах.

Тим часом, дослідники з Королівського технологічного інституту (Швеція) також розробили нову технологію одночасної очищення води і переробки пластикових відходів. Вони створили спеціальний фільтр, який ловить частинки мікропластика і знищує їх.

При цьому витрати мінімальні, адже замість дорогих пристроїв будуть потрібні всього-то сонячні промені. Фільтр, створений вченими, являє собою мембрану з нанорозмірних дротів, покритих напівпровідникових матеріалом. До його складу входять оксиди титану та цинку. Вони ініціюють і прискорюють природне фотокаталітичне окислення, в результаті якого відбувається розпад пластику. 

Працює система таким чином: мембрана затримує мікрочастинки пластику, після чого оксиди металів під дією сонця змушують їх розпадатися до безпечних складових. Оскільки напівпровідниковий матеріал захоплює велику кількість сонячного випромінювання, весь процес відбувається набагато швидше, ніж в природних умовах. Цікаво, що для запуску потрібних реакцій в напівпровідниковому матеріалі досить і 40% сонячного світла, наприклад, видиме, розповідає глава дослідницької групи Джойдіп Дутта (Joydeep Dutta). За його словами, таку систему можна буде встановлювати в будинках, а також в місцях скидання стічних вод.

А також група дослідників з Аделаїдського університету в Австралії виявила нешкідливий для навколишнього середовища спосіб очищення води від мікропластика за допомогою намагнічених вугільних нанотрубок. 

Намагнічені пружини, виконані з вугільних нанотрубок, збирають забруднені частинки мікропластика зі стічних вод. Винахід не представляє небезпеки для навколишнього середовища і може використовуватися багаторазово. 

Перед дослідниками стояло завдання створити недовговічні хімічні речовини - активні форми кисню (АФК), які запускають ланцюгові реакції і переробляють великі молекули мікропластика в крихітні і нешкідливі розчинні у воді сегменти. Самі АФК часто виробляються з використанням важких металів, таких як залізо або кобальт, і самі по собі є небезпечними забруднювачами. Вчені знайшли нешкідливий для навколишнього середовища шлях виробництва АФК - використовували скорочення в пружинки вугільні нанотрубки з додаванням азоту. Також для запобігання вилуговування і для намагнічування трубок використовувалося невелика кількість марганцю. 

Отримані каталізатори створювали кислотну середу і розчиняли значну частину мікропластіка всього за вісім годин.

Джерело Прес-служба Ecobusiness Group

Запрошуємо до вирішення проблем водної сфери на ІІ Щорічному бізнес-форумі з промислової екології «ECO-MODERNIZATION-2021: КРАЩІ ПРАКТИЧНІ РІШЕННЯ», 31 березня — Вода в промисловості