28. 5. 2019

Zavádíme inovativní technologická řešení, která pomáhají řešit palčivé problémy udržitelnosti životního prostředí 

První aplikace nového typu nanočástice železa v sanační ekologii v České republice

Areál podniku Spolchemie v Ústí nad Labem, kde od roku 2003 probíhá odstranění staré ekologické zátěže vzniklé důsledkem dlouholeté chemické a hutní výroby a nešetrného zacházení s nebezpečnými látkami, se stal prvním územím v České republice, kde byl aplikován nový typ nanočástic železa kombinujících redukční a biologický rozklad kontaminace. Spolchemie patří k největším evropským výrobcům umělých pryskyřic. Dále vyrábí barviva, umělé safíry a další komodity. Negativní vliv na životní prostředí měla právě výroba pryskyřic, nešetrné nakládání s chemickými látkami, netěsná kanalizace a úniky při manipulaci a skladování výrobních produktů. 

Intenzivní sanaci podzemních vod pomohou nanočástice 

Klasické sanační metody bývají velmi často neúčinné a vyžadují dlouhodobé sanační práce až po dobu desítek let. Odborníci společnosti AQUATEST v zájmové lokalitě Spolchemie kontaminované chlorovanými uhlovodíky (CIU), aplikovali nanotechnologie pro čištění kontaminované půdy a podzemní vody. Konkrétně materiály na bázi nanoželeza, které kontaminant mění na netoxické formy. Ústecký podnik se tak stal prvním územím v České republice, kde byly aplikovány nanotechnologie. Přelom ve vývoji technologií v oboru sanací shrnul na počátku pilotního projektu Ing. Jan Dlouhý, výrobní ředitel Spolchemie: 

"Těší nás, že díky dlouholeté spolupráci se společností AQUATEST a.s. na intenzivní sanaci podzemních vod v našem výrobním areálu, bude Ústí nad Labem, a právě ústecká chemička, svědkem tohoto významného experimentu, jež by mohl znamenat průlom ve vývoji nových metod využívání nanotechnologií v oboru sanací." 

Použití nanoželeza prokázalo schopnost hlubších redukčních podmínek po delší dobu 

Na konferenci Sanační technologie XXII, odborníci společnosti AQUATEST shrnuli, jakých úspěchů dosáhla aplikace přelomových sanačních metod za použití nanoželeza k roku 2019. Pro mapování rozsahu kontaminace byla použita metoda ECO-MIP vyvinutá společností AQUATEST, která je ekonomicky úspornější variantou komerčně využívané metody MIP. V zájmovém území, které je součástí Českého masivu, spadá do mostecké pánve a nachází se v blízkosti řeky Bíliny, bylo zjištěno, že převážná část kontaminace je situována v hloubce 5–7 metrů. Do této hloubky byla experty společnosti AQUATEST aplikována kombinovaná metoda NZVI (NanoscaleZero-Valent Iron) s elektrochemickou podporou pro in-situ sanaci chlorovaných etylenů tak, aby byly zastiženy nejvíce kontaminované horizonty. Princip kombinované sanační metody spočívá v dotaci elektronů do horninového prostředí s pomocí stejnosměrného proudu o vhodné proudové hustotě, který překračuje tzv. praktické rozkladové napětí a tím dochází k rozkladu vody. Synergickým působením proudu, částic NZVI a přírodních částic dostupného železa v horninové matrici je významným způsobem umocněn efekt redukčních procesů. Tímto způsobem byl na lokalitě aplikován v roce 2018 nový typ nanoželezného materiálu vyvinutého v rámci Výzkumu a vývoje společnosti AQUATEST ve spolupráci  s Technickou Univerzitou Liberec, optimalizovaného pro použití s elektrochemickou podporou a využívajícího jak redukčního, tak biologického rozkladu kontaminace. V zájmové lokalitě následně probíhal monitoring fyzikálních a chemických parametrů vody a koncentrací sledovaných kontaminantů, včetně produktů dechlorace. Prováděn byl také mikrobiální monitoring za účelem sledování bakteriálních vlivů. 

Masivní pokles kontaminace o více jak 75 % 

Výsledky sanace prokázaly, že kombinovaný přístup a nový typ modifikovaného NZVI je vysoce efektivní. Koncentrace sledovaných CIU klesly o více jak 75 %, včetně odpovídajícího nárůstu produktů dechlorace, které jsou důkazem probíhajícího rozkladu kontaminace, až na netoxické plyny. Při hodnocení výsledků je nutné uvažovat i to, že ošetřená oblast je pouze malé ohnisko kontaminace, které je po celou dobu monitoringu masivně dotované z okolí novou přitékající kontaminací, a že většina kontaminace je tvořena hůře redukovatelným 1,2–cis–DCE. Z pohledu vlivu na mikroorganismy byl pozorován pouze přechodný negativní efekt. Hodnoty sledovaných bakterií se v horizontu 15–30 dnů rychle vrátily na původní i vyšší hodnoty a následně efektivně pomáhaly rozkládat kontaminaci. Navzdory negativním faktorům v podobě nepřetržité dotace kontaminace z okolí a většinové zastoupení hůře redukovatelného DCE, prokázal vyvinutý materiál své přednosti a jeví se jako velmi vhodný pro využití v praxi. 

Aplikace nanočástic se stává zavedenou sanační technikou 

Aplikace NZVI pro sanace kontaminovaných území je dnes již zavedenou sanační technikou, která je prakticky využívána pro rozklad celé řady kontaminantů. Její praktické využití v sanační ekologii popisuje Ing. Jaroslav Nosek, Ph.D., specialista společnosti AQUATEST:

"Nejčastěji je tato metoda využívána na chlorované uhlovodíky, které jsou nejčastějším typem znečištění horninového prostředí jak v zahraničí, tak v Česku. Širšímu uplatnění NZVI však brání ekonomická náročnost daná vysokou cenou komerčně dostupného materiálu. Avšak naše kombinované postupy zahrnující elektrochemickou podporu a nový typ vyvinutého materiálu toto omezení odstraňují a snižují ekonomickou náročnost této technologie o více jak 50 % oproti samotnému NZVI. To z této metody již dělá i ekonomicky plně konkurenceschopnou metodu dalším sanačním technikám z pohledu efektivity odstraňování kontaminantu. Velkou výhodou oproti jiným sanačním technikám je, že je využíván materiál, který je přirozenou součástí horninového prostředí – železo tvoří více jak 4 % zemské kůry, a který po své reakci nepředstavuje riziko pro životní prostředí." 

Společnými silami pro ochranu české krajiny 

Na výzkumu se společností AQUATEST a.s. spolupracuje Technická univerzita v Liberci. Tento výzkum byl realizován za podpory TAČR v rámci projektu TF02000064 „Nanomateriály pro sanace kontaminovaných vod“. 

www.aquatest.cz