Nanocząstki ze ścieków mogą przedostać się do obszarów wodnych

W konwencjonalnych oczyszczalniach ścieków, ilość nanocząstek powinna być ograniczana w osadzie ściekowym. Nie jest to jednak prawdą, jak wykazały badania nad ceramicznym modelem dwutlenku ceru (CeO2). Podczas przeprowadzonych badań znaczna ilość cząstek była zdolna do wydostania się z eksperymentalnej oczyszczalni ścieków i w rezultacie mogła przedostać się dalej do jezior, mórz itd.

Przemysł potrzebuje duże ilości dwutlenku ceru między innymi w celu szlifowania soczewek aparatów komórkowych i laserów odtwarzaczy CD. Tysiące ton tej substancji są używane na świecie. Ale co się wydarzy, jeśli ta substancja przedostanie się do środowiska, w szczególności ścieków, a poprzez nie do oczyszczalni. Czy ten problem jest rozwiązany, gdy nanocząsteczki zbijają się w jedną masę?

Nic bardziej mylnego, co potwierdzają badania prowadzone przez Wendelin Stark, asystenta profesora w instytucie Chemii i Bioinżynierii, które ukazały się w periodyku naukowym Environmental Science and Technology. Według badań większość cząstek związku CeO2 w rzeczywistości łączy się z bakteriami w osadach ściekowych i dlatego mogą być usunięte z wody.
Więcej cząstek niż przypuszczano jest zdolnych przejść przez etap separacji biologicznej. Stark stwierdził iż w prowadzonych badaniach założono, opierając się na intuicji, iż 100 procent cząstek CeO2 pozostanie uwięzionych w osadzie ściekowym. Cząstki powinny tworzyć bryły, które opadną na dno. Z tego powodu, badacze na początku projektu byli zdania, że wszystkie cząstki mogą wytrącić się.

Naukowcy odkryli, poprzez przeprowadzone eksperymenty w testowej oczyszczalni ścieków, że do 6% cząstek (wagowo) wypłynęło. W momencie gdy przeprowadzono badania z relatywnie dużą zawartością nanocząstek, badacze zaczęli przypuszczać, iż proces scalania może zostać opóźniony.
Badacze z University of Applied Sciences Wädenswil (ETH Zurich) oraz z firmy BMG Engineering AG Company podjęli się serii eksperymentów, których celem było odkrycie w jaki sposób nanocząstki przechodzą przez oczyszczalnie prawie nie zatrzymane. Stark podkreśla, iż cząstki rozpraszają się oraz nie łączą w zbite formy jak pierwotnie założono. Odpowiedzialność za rozproszenie cząstek ponosi bakteria żyjąca w osadzie. Wydziela ona substancje podobne w działaniu do mydła, które zapobiegają tworzeniu się zbitków. Z drugiej strony komponenty te również wpływają na stabilizację nanocząstek. Dlatego część materiału nie jest wystarczająco skupiona i nie wpływa na pracę oczyszczalni.

Prace powstały z inicjatywy pracownika uczelni (University of Applied Sciences Wädenswil) oraz René Gälli z BMG Engineering. Badacze przeprowadzili testy w oczyszczalni należącej do wspomnianej firmy w rzeczywistych warunkach oraz zgodnie ze standardami OECD. Osad ściekowy, na którym przeprowadzano eksperymenty pochodził z oczyszczalni Werdhölzli – największej oczyszczalni Zurychu.

Elisabeth Müller oraz Roger Wepf z Electron Microscopy Centre z Zurychu opracowali mikroskopowe obrazy osadu ściekowego z nanocząsteczkami, które pokazują iż nanocząsteczki zbierają się na powierzchni bakterii. Jednocześnie duża część nanocząstek pozostaje w osadzie. W Szwajcarii ten osad jest spalany, lecz w innych krajach jest on używany jako nawóz.

(mm)