Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
CORDIS Web 30th anniversary CORDIS Web 30th anniversary

Colloidal Iron Oxide Nanoparticles for the REclamation of Toxic Metal Contaminated GROUNDwater Aquifers, Drinking Water Wells, and River Bank Filtrations

Article Category

Article available in the following languages:

Zmniejszenie niedoboru wody poprzez odbudowę skażonych warstw wodonośnych wód gruntowych

Walka z niedoborem wody staje się jednym z głównych wyzwań XXI wieku, a kluczem do stawienia czoła temu wyzwaniu pozostaje uzyskanie dostępu do czystych źródeł. W ramach projektu REGROUND opracowano nowatorską, ekologiczną innowację związaną z wodami gruntowymi, która jest już gotowa do wprowadzenia na rynki europejskie.

Zmiana klimatu i środowisko icon Zmiana klimatu i środowisko

Na całym świecie rośnie zapotrzebowanie na wodę na potrzeby komunalne, rolnictwa i przemysłu. Jednocześnie zasoby wodne ulegają coraz głębiej postępującej degradacji wynikającej z erozji infrastruktury i zanieczyszczeń. Najczęstszym zagrożeniem są toksyczne metale zanieczyszczające wody gruntowe, studnie z wodą pitną oraz systemy filtracji wody rzecznej, istnieje także wiele sposobów ich usuwania lub neutralizacji. Często jednak tego rodzaju rozwiązania wymagają zbyt wysokich nakładów finansowych i technicznych, w wyniku czego pozostają niedostępne dla wielu regionów. W celu poprawy tej sytuacji w ramach finansowanego przez UE projektu REGROUND opracowano tanie rozwiązanie nanogeotechnologiczne służące do unieruchamiania toksycznych zanieczyszczeń. W ramach projektu zastosowano technologię rekultywacji wód gruntowych w rzeczywistej skali, montując na terenach charakteryzującym się wysokim poziomem zanieczyszczeń przemysłowych trzy bariery pilotażowe oraz dwie wielkoskalowe bariery, redukujące ilość rozpuszczonych toksycznych metali ciężkich w wodach gruntowych.

Bariera adsorpcyjna in situ

Przed rozpoczęciem projektu REGROUND zespół zdobył kilkuletnie doświadczenie w opracowywaniu technologii wtłaczania nanocząsteczek tlenku żelaza w zanieczyszczenia wód gruntowych. Praktyczność tego podejścia została pomyślnie przetestowana zarówno w doświadczeniach laboratoryjnych, jak i w terenie. Omawiając projekt REGROUND, koordynator projektu dr Sadjad Mohammadian mówi: „Nasze konsorcjum pracowało nad kilkoma projektami wykorzystującymi nanotechnologię do zastosowań środowiskowych. Różne aspekty proponowanej technologii, w tym rozkład cząstek w ziemi, synteza nowych cząstek, reaktywność i toksyczność środowiskowa, zostały opracowane przez członków naszego konsorcjum. W ramach projektu REGROUND skonsolidowaliśmy tę wiedzę w celu zwiększenia jej wartości i skutecznego wprowadzenia rozwiązania na rynek”. Metoda barierowa opracowana w ramach projektu REGROUND polega na wstrzykiwaniu do osadów nowoczesnych nanocząsteczek tlenku żelaza za pomocą prostych studni w warstwach wodonośnych. Nanocząsteczki przemieszczają się na wcześniej ustalone odległości, a następnie wytrącają się na materiał warstwy wodonośnej, nie blokując przy tym porów. Dla dr Mohammadiana to właśnie ten etap projektu stanowił największe wyzwanie. „Musieliśmy wyprodukować metastabilne nanocząsteczki – cząsteczki, które pozostają zawieszone, nie wytrącają się ani nie osadzają w czasie syntezy, produkcji, transportu i wstrzykiwania, lecz zaczynają wytrącać się dopiero po wstrzyknięciu”. Jak wyjaśnia dr Mohammadian: „Wymagało to od nas opracowania innowacyjnego procesu syntezy, który można z łatwością przystosować do właściwości każdej warstwy wodonośnej”. Zanieczyszczone wody gruntowe przepływają następnie przez strefę nanocząsteczek, gdzie rozpuszczone toksyczne metale ciężkie są adsorbowane przez nanocząsteczki, a woda pozbawiona metali ciężkich może płynąć dalej. Z racji tego, że rozwiązanie jest łatwe do zastosowania i nie wymaga budowania infrastruktury ani usuwania ziemi, koszty czyszczenia są znacząco obniżone. Podejście to jest ukierunkowane w szczególności na wychwytywanie arsenu, baru, kadmu, chromu, miedzi, ołowiu, rtęci i cynku, które stanowią główne zanieczyszczenia wód gruntowych. Po realizacji dwóch projektów pilotażowych, uczestnicy projektu REGROUND postanowili zastosować innowacyjne rozwiązanie na dwóch zanieczyszczonych warstwach wodonośnych na terenach przemysłowych w Hiszpanii i Portugalii. Wyniki badań wody po zastosowaniu rozwiązania wskazują, że metale ciężkie zostały skutecznie usunięte na poziomach przewidzianych w planie rekultywacji. Wyniki te udowadniają, że technologia jest gotowa do wprowadzenia na rynek. W ramach projektu potwierdzono również użyteczność technologii dzięki dwóm dodatkowym testom pilotażowym. W ramach działań przeprowadzinych w niemieckim parku przemysłowym zespół zlikwidował zanieczyszczenie cynkiem bez konieczności przerywania codziennej działalności obiektu. Technologia REGROUND posłużyła także do oczyszczenia studni wody pitnej w Iranie zanieczyszczonej geogenicznym arsenem. Te przypadki dowiodły, że technologia ta może znaleźć zastosowanie w wielu miejscach, niezależnie od źródła i wielkości zanieczyszczenia. Jak podsumowuje dr Mohammadian: „Powtórzenie projektu w warunkach zbliżonych do rynkowych i działania mające na celu komercjalizację rozwiązania stanowią integralną część projektu REGROUND. Nasze rozwiązanie umożliwi neutralizację zanieczyszczeń metalami ciężkimi w miejscach, w których nie było to dotąd możliwe z przyczyn technicznych lub ekonomicznych”.

Stymulowanie innowacji w sektorze wodnym

Ambicje projektu REGROUND są zbieżne z zakresem polityki wodnej UE, w szczególności z dyrektywą 2013/39/UE, która ma na celu wprowadzenie na rynek nowych technologii oczyszczania wody. W celu przyspieszenia prac nad rozwiązaniem, zespół wchodzi obecnie na rynek rekultywacji wód podziemnych tworząc spółkę spin-off. Firma ColFerrox GmbH będzie wykorzystywać swoje produkty i techologię w celu zwalczania zanieczyszczeń metalami ciężkimi oraz innymi substancjami, takimi jak cyjanki i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH). Rozwijając tę kwestię, dr Mohammadian stwierdza: „Wprowadzając na rynek naszą tanią technologię, pomożemy stymulować innowacje w sektorze wodnym poprzez umożliwienie publicznych i prywatnych wysiłków na rzecz poprawy uzdatniania wód podziemnych w Europie i na świecie”.

Słowa kluczowe

REGROUND, niedobór wody, warstwa wodonośna, toksyczny, zanieczyszczenie, studnia, nanocząsteczki, adsorpcja, wody gruntowe, tlenek żelaza, arsen, bar, kadm, chrom, miedź, ołów, rtęć, cynk

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania