Chemické čištění a recyklace moči: Procesy a technologie

Čistá voda je klíčová pro zdraví lidí, zvířat i rostlin, a její znečištění představuje jeden ze zásadních ekologických problémů současnosti. Odpadní vody obsahují široké spektrum zdraví škodlivých polutantů, které z nich nelze odstranit, a vracejí se tak do přírody. V odpadních vodách se nachází velké množství antibiotik, léčiv a hormonů, hlavně estrogeny. V Evropě zemře více než 35 tisíc lidí ročně na následky antibiotické rezistence. V České republice jde přibližně o 500 případů.

Jak tedy škodlivé látky z odpadních vod vyloučit, aby dál nekolovaly v přírodě, nekontaminovaly životní prostředí a nepronikaly do živých organismů? Na stále naléhavější výzvu zareagoval vědecký tým vedený Jiřím Rathouským z Centra pro inovace v oboru nanomateriálů a nanotechnologií, jež je součástí Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Na pomoc si přizvali zdatnou pomocnici - fotokatalýzu.

Fotokatalýza pro čištění odpadních vod

Pro fotokatalýzu jsou stěžejní dvě „přísady“ - světlo a fotokatalyzátor. Obvykle se využívá ultrafialové nebo viditelné záření. Díky pohlcenému světlu umožňuje fotokatalyzátor rozklad organických škodlivin, aniž by se sám spotřebovával. Je důležité nanést ho na vhodné nosiče, jako jsou sklo, nerezová ocel, skelná tkanina či porézní keramika, aby se s ním snadněji manipulovalo. I na tom vědci pracují.

„Když se fotokatalyzátor vystaví fotonům s dostatečnou energií, vzniknou v jeho struktuře kladné a záporné náboje, které nastartují tvorbu velmi reaktivních kyslíkatých částic. Při čištění vody od antibiotik se nejčastěji využívá oxid titaničitý. Je levný, netoxický a velmi dobře účinkuje při ultrafialovém záření.

Metoda skýtá několik výhod. Je šetrná k životnímu prostředí, především proto, že pro její fungování není třeba přidávat další chemikálie. Výsledná reakce vede k úplnému rozkladu znečišťujících látek, nejen k jejich přesunu například do kalu nebo do dalšího odpadu, jako je tomu u jiných metod. Navíc některým fotokatalyzátorům stačí k aktivaci pouhé sluneční záření.

Čtěte také: Zdroje chemických látek v ovzduší

Recyklace fosforu z moči

Lidská moč je tekuté zlato. Obsahuje fosfor, dusík a draslík, tedy základní složky NPK hnojiv. Proto by mohla lidská moč nahradit hnojiva na chemické bázi. Komunální odpadní voda obsahuje ca. 10 g dusíku a 1.5 g fosforu na jednoho EO, z čehož je 70 % dusíku a 60 % fosforu obsaženo v moči. Z toho plyne, že nejekonomičtější pro recyklaci bude odseparovat moč ještě předtím než se naředí vodou.

Výzkum, zejména ve Švédsku a Švýcarsku, se soustřeďuje na recyklaci fosforu z moči do formy struvitu. Do budoucna se jako zajímavé jeví ve vyspělých zemích instalovat toalety, kde bude moč separována a transportována separátním potrubím. V zemích třetího světa, kde je nedostatek hnojiva, se jeví ekonomicky zajímavé instalovat toalety se separací moči a tu pak po nezbytné stabilizaci používat jako hnojivo.

Jednou z metod recyklace fosforu je i zakoncentrování biomasy (např. aktivovaného kalu), její stabilizace a hygienizace a následné aplikaci na zemědělské půdě.

Technologie recyklace fosforu

Při srážecím procesu je fosfor rozpuštěný v odpadní nebo kalové vodě srážen nebo adsorbován, zatímco těžké kovy zůstanou vázány v kalu a nejsou vysráženy společně s fosforečnany. Srážecí procesy zahrnují čtyři technologie - srážení z kapalné fáze (Phostrip. Prisa), tvorbu peletů (Crystalactor, Ostara), adsorpci na nosič (Propos, Recyphos, Phoseidi) a srážení v kalu bez předchozího loužení (Berlin, Airprex, Fixphos).

Rozdíly v procesech mokré chemické extrakce spočívají především v použitých extrakčních činidlech, tlacích a teplotách a rovněž ve vstupních matriálech (kal nebo popílek). Recyklace fosforu termickým čištěním aktivovaného kalu a masokostní moučky lze procesy rozdělit podle typu tepelného procesu nebo podle typu chemického průmyslu, který popílek dále zpracovává.

Čtěte také: Efektivní postupy chemického čištění odpadů

Okolo 40 % fosforečnanů (v přítoku na ČOV) může být recyklováno dvoustupňovým procesem za současného přidání hořčíku. Mokrá chemická extrakce oproti tomu dosahuje účinnosti okolo 90 % pro kal a popílek, ale vyžaduje výrazně větší spotřebu chemikálií a celkový proces extrakce je komplikovanější.

Další potenciální zdroje fosforu

Množství anorganických i organických zdrojů může být použito jako hnojivo. Mezi ně lze zařadit ty, které znovuvyužívají organický fosfor z výrobního a spotřebního řetězce potravin (kejda, zbytky zemědělských plodin, zbytky potravin, lidské fekálie) a přírodní zdroje (mořské řasy, řasy, fosfátové rudy). Mají různá skupenství (pevné, kapalné nebo plynné), koncentraci fosforu a chemické a fyzikální vlastnosti.

Kejda byla, je a bude používána jako hnojivo po celém světě. Fosfor v ní obsažený je snadno využitelný zemědělskými plodinami a jeho koncentrace se pohybuje od 2.9 % v drůbeží kejdě až po 0.1 % v hovězí kejdě. Potravinový odpad lze definovat jako veškerou organickou hmotu vzniklou při zpracování zemědělských plodin pro prosté zbytky potravin na našich talířích. Např. olejový koláč (zbytkový vedlejší produkt při výrobě oleje) obsahuje 0.9 - 2.9 % P2O5, což je významně více než zbytky při zpracování zemědělských plodin.

Recyklace fosforu je výzvou do budoucna neboť se předpokládá v poměrně brzké době (2030 - 2050) vytěžení všech ekonomicky těžitelných zásob fosfátových rud. Bez fosforu nelze hnojit, bez hnojiv nelze produkovat potraviny jak pro lidstvo tak pro zvířata a neřešení tohoto problému může vést ke skokovému nárůstu cen hnojiv a následně sociálním nepokojům nebo válkám o tuto surovinu.

Čtěte také: Vysokoškolské vzdělání v oboru chemie a životního prostředí

tags: #chemické #čištění #recyklace #moči #proces

Oblíbené příspěvky:

• Další informace o kvalitě ovzduší v příhraniční oblasti
• Poklady na dosah ruky
• Více o odpadovém hospodářství
• Kompozice v Umění
• Mistr chodského folklóru Bohumil Kraus