Monet jätevesien haitalliset aineet vastustavat itsepäisesti biologisten jätevedenpuhdistamojen hajoamista. Fraunhoferin tutkijat ovat kehittäneet valokemiallisen reaktiojärjestelmän, jossa vettä voidaan luotettavasti käsitellä suurilla virtausnopeuksilla UV-valolla tarvitsematta lisätä kemiallisia katalyyttejä. He esittelevät ensimmäisen teollisen prototyypin tämän vuoden IFAT:ssa Münchenissä 5.-9.5.
Jätevedessämme on lukuisia asioita, joiden ei pitäisi päästä ympäristöön - mutta jätevedenpuhdistamot poistavat vain osan näistä epäpuhtauksista. Erityisesti biologisessa käsittelyvaiheessa yleisesti käytetyillä bakteereilla ei ole vaikutusta pysyviin aineisiin, joihin kuuluvat erittäin stabiilit hiilivetyyhdisteet. Tuloksena on, että puhdistusaineiden jäännökset ja torjunta-aineet sekä farmakologiset aineet pääsevät ympäristövesiin. Tällaisten haitallisten aineiden kuormitukset esimerkiksi Pohjanmerellä ovat jo nyt selvästi mitattavissa.
Stuttgartissa sijaitsevan Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB:n tutkijat ovat nyt yhdessä kansainvälisten teollisuuskumppaneiden kanssa kehittäneet uuden kemiallisen reaktiojärjestelmän, joka hajottaa tällaiset joustavat ja haitalliset molekyylit perusteellisesti ja tehokkaasti - tarvitsematta lisätä kemikaaleja, kuten esimerkiksi vetyperoksidia. Sen sijaan tutkijat hyödyntävät olennaisesti fotolyysin (eli fotokemiallisen dissosiaatio) avulla tuotetun veden "itsekorjautuvaa" voimaa. Fotolyysin periaate perustuu vesimolekyylien jakamiseen fotoneilla. Mitä lyhyempi valon aallonpituus, sitä korkeampi fotonien energia. Siksi tutkijat käyttävät tässä järjestelmässä valonlähteitä, jotka lähettävät UV-valoa yksinomaan noin 172 nanometrin alueella - eli erittäin energisiä fotoneja. Heti kun nämä fotonit tulevat veteen, ne jakavat H2O-molekyylit muodostaen sen seurauksena erittäin reaktiivisia hydroksyyliradiaaleja. "Näillä hydroksyyliyhdisteillä on jopa suurempi reaktiopotentiaali kuin esimerkiksi atomihapella. Siksi ne pystyvät hajottamaan jopa erittäin stabiileja hiilivetyyhdisteitä, jotka sisältyvät haitallisiin jäämiin", selittää Siegfried Egner, IGB: n fyysisen prosessin teknologian osaston johtaja.
Veden liikkeen hallinta
On kuitenkin olemassa saalis: tämä prosessi tapahtuu vain UV-säteilyn välittömässä läheisyydessä - suorakulmainen, tasainen lasielementti, joka sijaitsee reaktoriastiassa. Kun elementille syötetään tehoa, hydroksyyliradikaalit muodostavat ohuen reaktiivisen rajakerroksen vain noin 50 mikrometrin syvyydessä lasin ulkopinnan ympärillä. Jotta varmistetaan, ettei haitallisia hiukkasia pääse hoitamatta, vesi on ohjattava tarkasti ja todennettavasti tämän rajakerroksen läpi - mikä on todella hankala tehtävä. Toisaalta sinun on varmistettava, että reaktoriastian koko sisältö käsitellään. Toisaalta tutkijat haluaisivat olla mahdollisimman varmoja siitä, että jokaista muodostunutta hydroksyyliradikaalia käytetään myös kemialliseen reaktioon. Tämä johtuu siitä, että erittäin reaktiiviset hydroksyyliradikaalit ovat erittäin lyhytikäisiä. Jos tämän aikavälin aikana ei havaita "tuoreita" molekyylejä, hydroksyyliradikaalien energia jää käyttämättä. Stuttgartin asiantuntijat ovat onnistuneet kontrolloimaan veden liikkeitä juuri niin, että kaikki reaktoriastian sisältö käsitellään luotettavasti ja erittäin tehokkaasti.
Tutkijat ja heidän teollisuuskumppaninsa esittelevät messuilla ensimmäisen teollisen prototyypin, jonka läpivienti on 2,5 kuutiometriä tunnissa. "Tietty määrä vaihtelua on normaalia, koska käsittelynopeus riippuu tietysti myös saastumisasteesta", Egner selittää. Sen varmistamiseksi, että vesi todella purkautuu vain, jos sen laatu on moitteeton, laite on varustettu ylimääräisellä turvamekanismilla. Anturijärjestelmä sijaitsee aivan poistoportissa, joka valvoo vettä haitallisten aineiden varalta. Vesi päästetään ulos vasta, kun epäpuhtaudet alittavat sallitun enimmäisarvon. Koko yksikkö on täysin automaattinen ja ohjelmoitavissa - esimerkiksi se voidaan kytkeä päälle ja pois päältä tarjolla olevista sähkönopeuksista riippuen.
