Очистка воды рыбных ферм пищевыми отходами и грибами + test

• Рыбам тоже нужна чистая вода
• Девять партнёров, три континента
• Остатки превращаются в фильтры
• Охота за загрязнителями, которых никто не искал
• Лаборатория, которая помещается в кармане
• Что остаётся после завершения проекта
• Научные фестивали и комикс
• Итоги
• Пять вопросов: хватит ли тебе задатков стать детективом чистой воды? (тест)

⇑Рыбам тоже нужна чистая вода

Когда люди думают о производстве продуктов питания, они обычно представляют поля, сады или стада скота. Аквакультура – выращивание рыбы и других водных организмов – редко приходит на ум первой, хотя это одна из самых быстрорастущих отраслей пищевого производства. Но есть оговорка: рыбная ферма хороша ровно настолько, насколько хороша вода, которая в неё поступает. От доступности и качества воды зависит, вырастут ли животные здоровыми.

Именно здесь начинаются проблемы. Только 37 % поверхностных вод Европы отвечают экологическим требованиям, поэтому загрязнение воды становится всё более серьёзной задачей. Реки и озёра несут следы металлов, лекарств и других веществ, которых никто не хочет видеть на своей тарелке.

⇑Девять партнёров, три континента

Финансируемый ЕС проект SusWater поставил себе цель это изменить. Он объединил консорциум из девяти партнёров с трёх континентов, чтобы разработать инструменты для мониторинга и очистки загрязнённой воды, с особым упором на обеспечение безопасной водой аквакультуры.

Команде удалось добиться успеха благодаря сочетанию разных навыков. Партнёры охватывали аналитическую и экологическую химию, материаловедение, биологию, токсикологию и промышленное внедрение. Благодаря такому разнообразию они не остановились на одном удачном устройстве. Вместо отдельных технологий они разработали комплексные стратегии очистки воды – примерно как проектировать целую кухню вместо одного нового ножа.

⇑Остатки превращаются в фильтры

Самая яркая идея SusWater – происхождение его очищающих материалов. Чтобы удалить новые загрязнители и потенциально токсичные элементы, исследователи использовали устойчивые материалы, полученные из возобновляемых и отходных ресурсов. В набор инструментов вошли:

• функционализированные адсорбенты на основе целлюлозы, хитозана, крахмала и желатина,
• грибы, выделенные из потоков сточных вод,
• фотокатализаторы из графитоподобного нитрида углерода, разрушающие загрязнители,
• пероксид водорода, вырабатываемый на месте для запуска передовых окислительных процессов,
• многофункциональные фотокаталитические мембраны для очистки воды.

«Мы объединили их с передовыми фотокаталитическими материалами и мембранными технологиями, связав фотокатализ, адсорбцию и биологические процессы», – объясняет координатор проекта Паола Кальца (Paola Calza). Иными словами, одни загрязнители улавливаются, другие разрушаются с помощью света, а с третьими справляются живые организмы.

⇑Охота за загрязнителями, которых никто не искал

Очистить воду – одно, а знать, что в ней на самом деле содержится, – другое. SusWater разработал и применил аналитический подход, решающий сразу две задачи. Он отслеживает основные известные загрязнители в ходе очистки, а также выявляет более широкую и неизвестную долю микрозагрязнителей в самых разных потоках воды.

Это важно, потому что вещества, ускользающие от внимания, могут быть не менее значимыми, чем те, что значатся в официальных списках. Такой подход открывает путь к оценкам, охватывающим разные регионы и системы регулирования, так что результаты из разных стран можно сравнивать.

⇑Лаборатория, которая помещается в кармане

Отправлять каждый образец в большую лабораторию – это время и деньги. Поэтому команда создала и запатентовала портативные электрохимические сенсоры, которые отслеживают следовые количества металлов и фармацевтических веществ на месте, там, где собирают воду. Они предлагают недорогую альтернативу для экологического мониторинга и оценки качества воды.

Технологии SusWater испытывали не только на одной реке. Их успешно опробовали на воде, собранной в Дании, Италии, Японии, Испании и Таиланде, – в пяти странах с очень разными условиями.

⇑Что остаётся после завершения проекта

Влияние SusWater выходит далеко за рамки срока его реализации. Несколько направлений исследований, начатых в рамках проекта, сейчас развиваются дальше, перенося передовые материалы, аналитические методы и устойчивые технологии очистки на новые загрязнители, экологические сценарии и промышленные условия.

Проект также наладил партнёрство с учреждениями Европы, Азии и Южной Америки и положил начало последующим заявкам, сотрудничеству с промышленностью и предпринимательским инициативам. Заметный пример – Penso Green, дочерняя компания (спин-офф), разрабатывающая устойчивые решения с нулевым сбросом жидкости для повторного использования промышленной воды – системы, из которых не выходят жидкие отходы.

⇑Научные фестивали и комикс

Консорциум не держал свою работу за закрытыми дверями лабораторий. Он много вложил в коммуникацию, образование и вовлечение общественности: воркшопы, встречи с заинтересованными сторонами, научные фестивали, мероприятия Ночи исследователей и международные обучающие школы охватили исследователей, студентов, политиков, представителей промышленности и широкую публику.

Команда даже опробовала комикс «A SusWater story», который просто объясняет отдельные части проекта. «Эти инициативы показали, что сложные научные понятия можно передавать увлекательно, не жертвуя научной точностью», – отмечает координатор.

В перспективе эти технологии могли бы помочь другим отраслям, которые сталкиваются с новыми загрязнителями, – фармацевтике, пищевому производству и химической промышленности. Накопленные знания могут также поддержать пересмотренную Директиву ЕС об очистке городских сточных вод, которая устанавливает более жёсткие требования к удалению микрозагрязнителей из городских сточных вод. «В конечном счёте влияние проекта выходит за рамки разработки технологий: он способствует не только будущим решениям в области очистки воды, но и повышению осведомлённости заинтересованных сторон и поддержке решений, основанных на фактических данных, в природоохранном управлении», – заключает координатор.

⇑Итоги

SusWater показывает, что чистая вода для рыбных ферм не обязательно должна появляться благодаря дорогим, ресурсоёмким технологиям. Фильтры на основе целлюлозы, хитозана, крахмала и желатина, грибы из сточных вод, катализаторы, активируемые светом, и портативные сенсоры вместе образуют комплексную стратегию очистки и мониторинга, испытанную на воде из пяти стран. Для студентов этот проект – напоминание о том, что очистка воды – по-настоящему междисциплинарная область: химия, биология, материаловедение и токсикология имеют свои места за столом, и каждая из них нужна, чтобы безопасная вода дошла от реки до фермы.

⇑Пять вопросов: хватит ли тебе задатков стать детективом чистой воды? (тест)