Очищення води рибних ферм харчовими відходами та грибами + test

• Рибам теж потрібна чиста вода
• Дев’ять партнерів, три континенти
• Залишки, що стають фільтрами
• Полювання на забруднювачі, яких ніхто не шукав
• Лабораторія, що вміщується в кишені
• Що залишається після завершення проєкту
• Наукові фестивалі та комікс
• Підсумок
• П’ять запитань: чи вистачить тобі хисту стати детективом чистої води? (тест)

⇑Рибам теж потрібна чиста вода

Коли люди думають про виробництво їжі, зазвичай уявляють поля, сади чи стада худоби. Аквакультура – вирощування риби та інших водних організмів – рідко спадає на думку першою, хоча це одна з найшвидше зростаючих галузей харчового виробництва. Утім, є застереження: рибна ферма настільки хороша, наскільки хороша вода, що в неї надходить. Від доступності й якості води залежить, чи виростуть тварини здоровими.

Саме тут починаються проблеми. Лише 37 % поверхневих вод Європи відповідають екологічним вимогам, тож забруднення води стає дедалі більшим викликом. Річки й озера несуть сліди металів, ліків та інших речовин, яких ніхто не хоче бачити на своїй тарілці.

⇑Дев’ять партнерів, три континенти

Проєкт SusWater, що фінансується ЄС, поставив собі за мету це змінити. Він об’єднав консорціум із дев’яти партнерів із трьох континентів, щоб розробити інструменти для моніторингу й очищення забрудненої води, з особливим акцентом на забезпеченні безпечною водою аквакультури.

Команда досягла успіху завдяки поєднанню різних умінь. Партнери охоплювали аналітичну й екологічну хімію, матеріалознавство, біологію, токсикологію та промислове впровадження. Завдяки такому розмаїттю вони не зупинилися на одному вдалому пристрої. Замість окремих технологій вони розробили цілісні стратегії очищення води – трохи так, ніби проєктувати цілу кухню замість одного нового ножа.

⇑Залишки, що стають фільтрами

Найяскравіша ідея SusWater – походження його очищувальних матеріалів. Щоб видалити нові забруднювачі та потенційно токсичні елементи, дослідники використали сталі матеріали, одержані з відновлюваних і відходних ресурсів. До набору інструментів входили:

• функціоналізовані адсорбенти на основі целюлози, хітозану, крохмалю й желатину,
• гриби, виділені зі стічних вод,
• фотокаталізатори з графітового нітриду вуглецю, що руйнують забруднювачі,
• пероксид водню, який виробляють на місці для запуску передових окисних процесів,
• багатофункціональні фотокаталітичні мембрани для очищення води.

«Ми поєднали їх із передовими фотокаталітичними матеріалами та мембранними технологіями, об’єднавши фотокаталіз, адсорбцію й біологічні процеси», – пояснює координаторка проєкту Паола Кальца (Paola Calza). Іншими словами, одні забруднювачі вловлюються, інші руйнуються за допомогою світла, а з іншими впораються живі організми.

⇑Полювання на забруднювачі, яких ніхто не шукав

Очистити воду – це одне, а знати, що в ній насправді є, – інше. SusWater розробив і застосував аналітичний підхід, що виконує одразу два завдання. Він відстежує основні відомі забруднювачі під час очищення, а також виявляє ширшу й невідому частку мікрозабруднювачів у найрізноманітніших потоках води.

Це важливо, бо речовини, що залишаються поза увагою, можуть бути так само значущими, як ті, що є в офіційних переліках. Такий підхід відкриває шлях до оцінок, які охоплюють різні регіони й регуляторні системи, тож результати з різних країн можна порівнювати.

⇑Лабораторія, що вміщується в кишені

Надсилати кожен зразок до великої лабораторії – це час і гроші. Тому команда створила й запатентувала портативні електрохімічні сенсори, які стежать за слідовими металами та фармацевтичними речовинами на місці, там, де збирають воду. Вони пропонують недорогу альтернативу для екологічного моніторингу й оцінки якості води.

Технології SusWater випробовували не лише на одній річці. Їх успішно перевірили на воді, зібраній у Данії, Італії, Японії, Іспанії та Таїланді – п’яти країнах із дуже різними умовами.

⇑Що залишається після завершення проєкту

Вплив SusWater сягає далеко за межі терміну його виконання. Кілька напрямів досліджень, започаткованих у проєкті, нині розвиваються далі, переносячи передові матеріали, аналітичні методи й сталі технології очищення на нові забруднювачі, екологічні сценарії та промислові умови.

Проєкт також налагодив партнерство з установами Європи, Азії та Південної Америки й дав початок подальшим заявкам, промисловій співпраці та підприємницьким ініціативам. Помітний приклад – Penso Green, спінофф-компанія, що розробляє сталі рішення з нульовим скидом рідини для повторного використання промислової води – системи, з яких жодні рідкі відходи не залишають підприємства.

⇑Наукові фестивалі та комікс

Консорціум не тримав свою роботу за дверима лабораторій. Він багато вклав у комунікацію, освіту й залучення громадськості: воркшопи, зустрічі із зацікавленими сторонами, наукові фестивалі, заходи Ночі дослідників і міжнародні навчальні школи охопили дослідників, студентів, політиків, представників промисловості та широке коло громадян.

Команда навіть випробувала комікс «A SusWater story», який просто пояснює окремі частини проєкту. «Ці ініціативи показали, що складні наукові поняття можна передавати цікаво, не жертвуючи науковою точністю», – зазначає координаторка.

У перспективі ці технології могли б допомогти іншим галузям, які стикаються з новими забруднювачами, – фармацевтиці, харчовому виробництву та хімічній промисловості. Здобуті знання також можуть підтримати переглянуту Директиву ЄС про очищення міських стічних вод, яка встановлює амбітніші вимоги до видалення мікрозабруднювачів із міських стічних вод. «Зрештою, вплив проєкту виходить за межі розробки технологій: він сприяє не лише майбутнім рішенням для очищення води, а й підвищенню обізнаності зацікавлених сторін та підтримці рішень, ухвалених на основі доказів, в екологічному менеджменті», – підсумовує координаторка.

⇑Підсумок

SusWater показує, що чиста вода для рибних ферм не обов’язково має походити з дорогої, ресурсоємної технології. Фільтри на основі целюлози, хітозану, крохмалю й желатину, гриби зі стічних вод, каталізатори, активовані світлом, і портативні сенсори разом утворюють цілісну стратегію очищення та моніторингу, випробувану на воді з п’яти країн. Для студентів цей проєкт нагадує, що очищення води – справді міждисциплінарна галузь: хімія, біологія, матеріалознавство й токсикологія мають за столом своє місце, і кожна з них потрібна, щоб безпечна вода дійшла від річки до ферми.

⇑П’ять запитань: чи вистачить тобі хисту стати детективом чистої води? (тест)