Projekti / Programi
Razgradnja tekstilne mikroplastike iz odpadnih vod v gospodinjstvu
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T153 |
Tehnološke vede |
Keramični materiali in praški |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
mikroplastika, ZnO, TiO2, fotokatalitska razgradnja, mikrobna razgradnja
Raziskovalci (20)
Organizacije (4)
Povzetek
Plastika je zelo razširjen onesnaževalec po vsem svetu in je trenutno prisotna tudi v stvareh, ki jih prebavljamo. Predlagana raziskava obravnava mikroskopsko majhne odpadke, imenovane mikroplastika, ki se nahajajo v sedimentih, soli, organizmih in se skozi vodo in hrano, prenašajo tudi v človeško telo. Mikroplastiko so odkrili šele po večletnih raziskavah in na podlagi ugotovitev jo lahko razdelimo v dve skupini. Medtem ko sekundarna prihaja z razgradnjo plastičnih vrečk, plastenk, itd., primarna mikroplastika, veliko bolj prisotna v okolju, izhaja predvsem iz sintetičnega tekstila, preko njegovega pranja. Na žalost se filtri, ki se lahko uporabljajo, težko očistijo, vzdržujejo in so tudi manj učinkoviti za odpadke manjše velikosti. Malo verjetno je, da bodo kot takšnji našli široko uporabo. Zato predlagamo, da se tega izziva lotimo z razvojem boljših načinov degradacije/razpada mikroplastike, najbolje in-situ z uporabo fotokatalitskih ali fotoelektrokatalitskih reaktorjev kar pri viru kontaminacije - v samem aparatu.
V okviru predlaganega projekta bomo združili skupine s področja znanosti o materialih (Odsek za nanostrukturne materiale, Institut Jožef Stefan), vodnega gospodarstva, vodne politike in onesnaževanja (Inštitut za vode Republike Slovenije), mikrobiološko strokovno znanje (Katedra za molekularno genetiko in biologijo mikroorganizmov, Oddelek za biologijo, Biotehniška fakulteta Univerze v Ljubljani) in industrijo (Razvojno-kompetenčni center za pralne in sušilne aparate, Skupina Gorenje d.d.), ki bo tudi sofinaciral delo. Želimo slediti njihovi politiki, da bi zmanjšali sproščanje mikroplastike iz prihodnjih domačih in industrijskih pralnih strojev. Glavni cilj predlagane raziskave je oceniti, v kolikšni meri se mikroplastična vlakna, ki se sproščajo iz običajnih pralnih strojev, lahko razgradijo v neškodljive in ekološko neproblematične odpadke.
Pomen za razvoj znanosti
Razgradnja/degradacija onesnaževalcev na neškodljive, morda celo uporabne snovi, predstavlja zelo privlačno področje, ki ga je raziskovalna skupnost šele pred kratkim začela raziskovati, celovito razumevanje te tematike pa je mogoče uresničiti le s sodobno raziskovalno opremo, računalniško podporo in metodami. Pričakujemo, da se bodo v petih letih raziskave, ki se trenutno izvajajo v skupinah, specializiranih za okoljske in tehnične znanosti, razširile na bolj temeljna področja, vključno s kemijo in fiziko.
Naš cilj je prispevati k temu nastajajočemu področju z inovativnimi raziskavami odpadkov iz plastike, ki izhajajo iz odpadnih vod, in njihovo degradacijo na manj problematične materiale. Tehnike, ki se izvajajo v okviru raziskave, so razdeljene na posamezne raziskovalne enote in delovne sklope. Čeprav so že določeni protokoli za identifikacijo in količinsko opredelitev mikroplastike, obstajajo številna neodgovorjena vprašanja glede oblike, kemije površine, natančne sestave in podobnega, kar bo pomembno za spodbujanje razumevanja in reševanja nastajajočih izzivov. Z uvajanjem zahtevnih analitičnih tehnik bomo odgovorili na nekatera odprta vprašanja in na nove pomembne dejavnike, ki vplivajo na stopnjo degradacije. Raziskave na področju materiala za katalizo so že v teku. Pokazali smo že, kako nanodelci TiO2 in ZnO z različnimi morfologijami vplivajo na razgradnjo barvil in tudi kako jih lahko uporabimo za druge katalitične reakcije. Čeprav se zdi nadgradnja v razgradnjo plastike enostavna, je treba izvesti še več poskusov za optimizacijo le-te. Vzpostavili bomo nove poti in razvili nove tehnike, pa tudi druge katalitsko osnovane raziskave. Temeljne ugotovitve bomo objavili v revijah z visokim vplivom in jih predstavili na znanstvenih konferencah.
Pomen za razvoj Slovenije
Lahko si predstavljamo, da bo treba podobne rešitve, ki jih predlagamo v okviru projekta, sčasoma vključiti v čiščenje odpadne vode, ali pa bo treba prepovedati proizvodnjo tekstilnih izdelkov na osnovi polimera. Predlagano aplikativno raziskavo smo načrtovali skupaj z Gorenjem d.d., ki je eden vodilnih evropskih proizvajalcev gospodinjskih aparatov. Namenjena je razvoju prototipa z namenom integracije delovne naprave v proizvodnjo. Čeprav so bili že razviti pasivni filtri, praktično ni aktivnih tehnologij, ki bi zadostno zajezile izpust zelo majhnih mikroplastičnih vlaken, zato je izdelava takšne naprave zelo privlačna. Manjši kot je delček, bolj je verjetno, da se bo razgradil s predlagano rešitvijo na osnovi katalitske reakcije. Raziskava bo tako odprla še eno možnost integracije naše naprave skupaj s filtri za hitrejše rezultate. Raziskava o degradaciji mikroplastike, ki se izvaja skupaj s podjetjem, ki proizvaja pralne stroje, bo sama povečala zanimanje in upajmo omogočila nadaljnje financiranje finalizacije izdelkov in tržnega testiranja.
Odpadna voda pralnega stroja je številka ena po količini mikroplastike ki gre v okolje in vsako zmanjšanje sproščanja bo ugodno vplivalo na okolje. Gorenje d.d. predvideva takšno uporabo kot sestavni del njihovega širše zastavljenega upravljanja z odplakami. V tem sistemu čiščenja so ocenili, da se voda lahko uporablja v devetih od desetih zaporedij, dokler se ne uporabi za kmetijstvo. Tukaj predlagana raziskava pa neposredno obravnava to vprašanje, saj si v okviru projekta prizadevamo tudi za optimizacijo karakterizacije onesnaževal. Verjamemo, da lahko skupaj z Gorenjem d.d. ponudimo rešitve, ki ponujajo nova delovna mesta in nove inovacije za Evropo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
