Avløpsvann
er ofte fullt av organiske miljøgifter. Det gjelder alt fra plantevernmidler
til legemiddelrester.
Disse er vanskelige å fjerne med vanlige rensemetoder. Men ny forskning viser en kreativ metode for å bli kvitt dem.
– Vi kan bruke sollys og små oljedråper for å bryte ned de skadelige kjemikaliene i vannet, sier Zygimantas Gricius ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU).
– Ved å kombinere sollys, smarte materialer og kjemiske tilsetninger ser vi at vi kan finne en billig, gjenbrukbar og skalerbar metode for å rense forurenset vann, sier Zygimantas Gricius ved NTNU.(Foto: NTNU)
Sammen med kolleger har Gricius undersøkt rensing av industrielt avløpsvann.
– Vi så på nedbrytning av naftensyrer, som kan forekomme i avløpsvann fra olje- og gassindustri, kjemisk produksjon og tekstilindustri, sier professor og veileder Gisle Øye.
Små dråper renser vannet
De små
oljedråpene kalles fotokatalytiske Pickering-emulsjoner. En emulsjon er en
blanding av to væsker som ikke er fullstendig løselige med hverandre.
Dråpene fungerer som bittesmå, kjemiske reaktorer som altså kan bryte ned
organisk forurensning.
–
Oljedråpene blir stabilisert av nanopartikler som aktiveres av lys, for
eksempel fra sola, sier Gricius.
Partikler setter i gang
rensingen av avløpsvann
Disse
nanopartiklene er for eksempel titandioksid (TiO₂). Partiklene legger seg
mellom oljen og vannet. Der fanger de opp sollyset og setter i gang reaksjoner
som bryter ned miljøgiftene.
Forskningen
gikk ut på å finjustere disse blandingene slik at de ble mer effektive, stabile
og gjenbrukbare.
Professor og veileder Gisle Øye ved Institutt for kjemisk prosessteknologi.(Foto: NTNU)
Gricius gjorde flere nyttige oppdagelser:
Ved å kombinere dråpene med TiO₂, fikk forskerne dråper som kunne brukes flere ganger uten å miste effekt.
Polymerer er store molekyler med en struktur som repeterer seg. Belegg av polymerer, som poloksamer, hjalp dråpene med å tåle endringer i vannsammensetning. Men det kunne redusere renseevnen litt.
Silaner er en gruppe kjemiske forbindelser. Overflatebehandling med silaner ga bedre kontroll over hvordan dråpene dannes og samhandler med forurensningene.
Å tilsette gull til titandioksid ga bedre forbedret lysfangst og effektivitet. Det gjelder under både UV- og vanlig dagslys, der ulike mekanismer for å fange lyset spiller inn. Det ga også mer stabile dråper.
Viser hvordan vi kan
tenke nytt
Forskningen gir ikke bare ny innsikt i fotokatalytiske emulsjoner. Den viser også hvordan
vi kan tenke nytt om bærekraftig vannrensing.
– Ved å
kombinere sollys, smarte materialer og kjemiske tilsetninger ser vi at vi kan
finne en billig, gjenbrukbar og skalerbar metode for å rense forurenset vann,
sier Gricius.
Om prosjektet
Teknologien er fortsatt i en tidlig fase, og derfor er det ennå ikke etablert noen direkte kontakt med industrien. Ennå finnes det ingen kommersielle produkter basert på Pickering-emulsjonsteknologi.
Dette skyldes delvis at feltet først nylig har fått en renessanse og blitt anerkjent som lovende i industrien.
Prosjektet var et samarbeid mellom Ugelstad-laboratoriet, Katalysegruppen og Partikkelteknologisenteret ved Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU.
Gricius jobbet med studentene Cippora Magagnin, Adriana Mina og Laurine Mroz. Magnus Rønning bidro også som veileder for prosjektet.
Zygimantas
Gricius og Gisle Øye: Recent advances in the design and use of Pickering
emulsions for wastewater treatment applications. Soft Matter, 2023. (Sammendrag) Doi.org/10.1039/D2SM01437H
