Subskrybuj nas na Youtube
Ta metoda może radykalnie zmienić gospodarkę odpadami z oczyszczalni ścieków. Wszystko się zaczęło na kieleckim uniwersytecie.
Haloizyt jest minerałem mającym postać rurek połączonych w kryształy. W rzeczywistości jego struktura sprawia, że jest naturalnym nanomateriałem. Regularna, rurkowata budowa widoczna jest dopiero pod mikroskopem – wielkość pojedynczych struktur nie przekracza 100 nanometrów (czyli jednej dziesięciotysięcznej milimetra). Dodatkowym atutem tego materiału jest to, że jedno z większych złóż haloizytu wraz z jedną z trzech działających na świecie kopalni pozyskujących ten kruszec znajduje się w okolicy Legnicy (wieś Dunino).
– To zwietrzała skała wulkaniczna, której struktura w naturalny sposób nadaje się do użycia jako adsorbent, czyli do łączenia z innymi substancjami – wyjaśnia prof. Piotr Słomkiewicz z Uniwersytetu im. Jana Kochanowskiego w Kielcach. – A gdy poddamy go procesom fizyko-chemicznym, m.in. obróbce termicznej czy działaniu kwasami, to jego struktura się jeszcze bardziej zmienia i odsłaniają się te fragmenty, które odpowiadają za pochłanianie różnych zanieczyszczeń.
Po kolejnych eksperymentach wyniki były zdumiewające, dzięki czemu prof. Słomkiewicz, jako jedyny w tegorocznej edycji Eureka DGP, ma w finałowej rundzie aż trzy wynalazki: „Sposób wytwarzania adsorbentu haloizytowego do pochłaniania siarkowodoru i alkoholi tiolowych z osadów ściekowych”, „Sposób absorpcji toksycznych metali w popiołach po termicznym unieszkodliwieniu osadów ściekowych” oraz „Fotokatalityczny rozkład 3-chloroaniliny w fazie wodnej”. Uogólniając, można powiedzieć, że chodzi o wykorzystanie haloizytu do pozbywania się różnych niepożądanych substancji ubocznych powstających przy przetwarzaniu odpadów i ścieków.
Pierwszy wynalazek polega na usunięciu uciążliwego fetoru, który towarzyszy składowaniu odpadów (np. warszawskie wysypisko śmieci Radiowo) czy oczyszczaniu ścieków. W trakcie tego procesu z osadów ściekowych ulatnia się siarkowodór i alkohole tiolowe. Profesor Słomkiewiczowi wraz z prof. Anną Świercz udało się stworzyć sposób wytwarzania adsorbentów ze zwietrzeliny haloizytowej, które pochłaniają substancje będące udręką dla naszych nosów. Haloizyt zawiera m.in. związki żelaza, które wiążą się z siarkowodorem i innymi związkami siarki, przez co nie ulatniają się one do atmosfery. O tym, jak niebezpieczne mogą być takie wyziewy, świadczą przykłady tragedii, do których czasem dochodziło podczas czyszczenia dołów kloacznych, kiedy to robotnicy wchodzący do środka tracili przytomność w wyniku zatrucia siarkowodorem.
Z kolei istotą drugiego wynalazku jest pozbycie się nadmiaru toksycznych metali, które powstają przy termicznym przekształcaniu osadów ściekowych w specjalnie do tego przeznaczonych instalacjach. W popiele pozostałym po spalaniu osadów pozostają w wysokim stężeniu toksyczne metale (m.in. chrom, aluminium czy ołów). Podczas składowania popiołów wspomniane metale są z nich stopniowo wypłukiwane i dostają się do wód powierzchniowych. Ma to bardzo poważne konsekwencje, których skutki mogą być odczuwalne nawet po kilku dekadach.
Aby uniknąć rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń oraz by ze składowisk wokół spalarni do środowiska nie przedostawały się trujące osady, należy do popiołów dodać odżelazioną zwietrzelinę haloizytową jako adsorbent zgodnie z technologią opracowaną w tym wynalazku. Jeśli popioły zostaną poddane takiemu działaniu, to później mogą stanowić m.in. materiał do produkcji nawozów czy rekultywacji terenów poprzemysłowych.
Na unikatowe właściwości haloizytu prof. Słomkiewicz wpadł, jak to się często dzieje, przypadkiem. Badając haloizyt wraz z dr Beatą Szczepanik, odkrył, że zawiera on sporo dwutlenku tytanu. Idąc tym tropem, sprawdzili zastosowanie minerału jako fotokatalizatora podczas fotodegradacji związków organicznych.
Ideą trzeciej innowacji jest fotodegradacja 3-chloroaniliny, która powstaje podczas rozkładu pestycydów znajdujących się w ściekach. Problem w tym, że ma ona bardzo niekorzystne działanie na człowieka: podrażnia górne drogi oddechowe, powoduje duszności, nudności czy zawroty głowy. By doprowadzić do fotokatalitycznego rozkładu tej niebezpiecznej substancji, zwietrzelina haloizytowa została poddana wieloetapowej modyfikacji m.in. roztworem kwasu siarkowego (VI) i hydrosulfitem sodu.
Opisane pokrótce wynalazki – sposoby zastosowania haloizytu – pokazują, że ta zwietrzelina może być minerałem, który radykalnie poprawi jakość naszego środowiska.
– Nasze publikacje naukowe na ten temat są często cytowane. Problemem jest to, że żeby te wynalazki wdrożyć w życie, potrzebna jest firma, która zaryzykuje i zainwestuje pieniądze w tego typu instalacje. Szacunkowy koszt to pewnie kilka milionów złotych – stwierdza prof. Słomkiewicz.
I choć we wdrażaniu patentów ma pomagać uniwersytecki dział wdrożeń i innowacji, na razie idzie to opornie.
– Ale widzę, że coś się w podejściu do patentów zmienia – opowiada prof. Słomkiewicz, który sam ma ich zgłoszonych kilkanaście i przyznanych dwadzieścia cztery.
– Teraz zaczynają być coraz bardziej doceniane. Przez lata moi koledzy się ze mnie śmiali, że ja najpierw patentuję, a później publikuję. Jednak system tak działa, że jak coś się opublikuje przed zgłoszeniem do Urzędu Patentowego, to automatycznie nie może to być uznane za wynalazek. Powoli wychodzi na moje i okazuje się, że jednak warto stawiać na patenty – śmieje się naukowiec i dodaje, że na publikację zawsze znajdzie czas.
Eureka! DGP
Trwa trzecia edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 47 nadesłanych przez 15 uczelni oraz 35 zgłoszonych przez 23 instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Konkurs zostanie rozstrzygnięty pod koniec czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora.
