Světlo a uhlík proti zbytkům léků ve vodě. Čeští vědci představili unikátní metodu čištění
Vědci z Ostravy a Olomouce představili novou metodu čištění vody, která by mohla pomoci s odstraňováním zbytků léčiv z odpadních vod. Pomocí uhlíkového materiálu a světla dokážou zlikvidovat zbytky antibiotik či analgetik, se kterými si běžné čistírny neporadí.
Zbytky léčiv dnes patří mezi významné ekologické problémy. Antibiotika, léky proti bolesti i další farmaceutické látky se dostávají do řek, podzemních vod i půdy, kde mohou negativně ovlivňovat životní prostředí i zdraví organismů. Běžné čistírny odpadních vod si s jejich odstraněním často nedokážou poradit.
„Farmaceutika byla nalezena v povrchových i podzemních vodách, půdě a sedimentech. Kromě složitosti těchto vzorků se často vyskytují ve stopových koncentracích na úrovni nanogramů nebo mikrogramů na litr nebo kilogram v kapalných nebo pevných vzorcích vodních systémů, což ztěžuje jejich analytické stanovení,“ uvádějí vědci ve studii.
Jednoduché, levné a zároveň dostatečně účinné řešení zatím věda nemá. Nová studie vědců z Ostravské univerzity, Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava a Univerzity Palackého v Olomouci ukazuje, že řešení může nabídnout materiál na bázi uhlíku a dusíku, který reaguje na světlo.
„Laik si testovaný grafitický nitrid uhlíku může představit jako velmi jemný prášek, který se po osvícení chová podobně jako solární panel. Jen namísto výroby elektřiny spouští chemické reakce, které rozkládají zbytky léků ve vodě,“ popsal člen vědeckého týmu profesor Petr Praus.
Podle něj bylo důležité nejen sledovat samotné odstranění léčiv, ale také analyzovat látky vznikající během rozkladu. „Klíčové pro nás bylo, co při tomto procesu fotokatalýzy vzniká, a proto jsme se zaměřili na detailní analýzu rozkladných produktů i jejich transformačních cest,“ doplnil Praus.
Výzkum se soustředil na tři často se vyskytující látky v odpadních vodách – antibiotikum ofloxacin, diklofenak a kofein.
„V laboratorních podmínkách se nám podařilo během dvou hodin odstranit více než 95 procent antibiotika ofloxacinu a léku diclofenac, u kofeinu pak přibližně 80 procent. Na základě těchto analýz vidíme, že většina vzniklých látek představuje nižší ekologickou zátěž pro vodní prostředí než původní léčiva,“ uvedl Praus.
Funguje i při běžném světle
Použitý fotokatalyzátor má podle vědců několik zásadních výhod. Neobsahuje kovy, je relativně stabilní, dá se opakovaně používat a funguje nejen pod UV zářením, ale i při běžném světle. Právě díky tomu by mohl najít využití v budoucích technologiích čištění vody.
Výzkumníci zároveň upozorňují, že nová metoda nemá nahrazovat klasické čistírny odpadních vod. „Je třeba pamatovat na to, že nejde o náhradu klasických čistíren, ale o cílený nástroj pro odstranění látek, které dnes ve vodě zůstávají,“ zdůraznil profesor Praus.
Dodal také, že dosavadní testy probíhaly pouze v laboratorních podmínkách.
„V rámci studie šlo samozřejmě o test vybraných látek v laboratorních podmínkách, kde jsme neřešili další příměsi, jako jsou organické látky nebo anorganické soli, které se mohou promítnout do účinnosti fotokatalyzátoru. U podobných pokročilých oxidačních procesů totiž nestačí sledovat pouze rychlost odstranění znečištění, ale zároveň je nutné znát chemickou povahu a ekologické dopady vznikajících látek,“ doplnil.
Dalším krokem pro ověření funkčnosti fotokatalytického čištění bude podle vědců testování technologie na reálných odpadních vodách a rozšíření výzkumu na další typy léčiv. Současně bude potřeba vyhodnotit také ekonomickou stránku technologie, například náklady na výrobu materiálu nebo možnosti jeho recyklace.
