самые необычные способы
очистки воды
Чистая вода: проблемы и инновационные решения
ХХ столетие и особенно его последние годы показали, что безопасность существования и развития человечества всё в большей степени начинает зависеть от обеспечения безопасности питьевого водоснабжения.
Природные запасы воды (в том числе питьевой) не могут быть израсходованы полностью, но питьевая вода может утратить свои качества в результате техногенной деятельности человека, террористических действий, а также бесконтрольного и внесистемного уничтожения химических и биологических боеприпасов.
Если не принять своевременных мер, по прогнозам учёных и экологов, к 2032 году более половины населения Земли будет испытывать нехватку питьевой воды.
На питьевые и хозяйственные нужды тратится 3% водных ресурсов планеты, причём 2/3 возвращаются в виде сточных вод. В настоящее время вода загрязняется быстрее, чем природные механизмы могут её очистить. Причём в ней появляются и постепенно накапливаются новые, опасные для здоровья человека химические соединения, которых не существовало ещё тридцать лет назад.
Дети набирают воду из колонки
В результате сброса недоочищенных, просто неочищенных и разбавленных хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, водоёмы и донные отложения загрязняются солями тяжёлых металлов, производными углеводородов, в том числе хлорсодержащими, диоксинами и другими опасными для здоровья веществами. Многолетние исследования показали связь вредных веществ, обнаруживаемых в питьевой воде, с частотой возникновения тех или иных заболеваний.
Очистные сооружения
Современные способы очистки сточных вод
1 этап: механический
Сточные воды, поступающие на очистные сооружения, проходят через решётки и сита (для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения), песколовки (для выделения мелких тяжёлых минеральных частиц путём осаждения), первичные отстойники (для осаждения взвешенной органики), фильтры и септики. В результате механической очистки удаляется до 60-70% минеральных загрязнений. Затем сточные воды поступают в первичные отстойники, предназначенные для осаждения из сточной воды нерастворенных примесей
станции
2 этап: биологический
На данном этапе происходит очистка растворённой части загрязнений сточных вод специальными биофильтрами (микроорганизмами) и активным илом (содержит бактерии и простейшие микроорганизмы). На этом же этапе вода проходит через метантенки (устройство для анаэробного брожения жидких органических отходов с получением метана)
3 этап: физико-химический
На данном этапе вода проходит очистку от растворённых примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Для этого используется процесс коагуляции (слипание мелких частиц в более крупные)
4 этап: дезинфекция
Для окончательного обеззараживания сточных вод, предназначенных для сброса в водоёмы, применяют установки ультрафиолетового облучения, а также обработку хлором
Технологическая схема очистки сточных вод
Однако не все соединения и органические вещества-загрязнители удаляются из воды при обработке её традиционными технологиями. На протяжении десятилетий учёные ищут более простые, доступные и безопасные способы очистки воды.
Инновационные решения очистки воды в рамках проекта «Зелёная химия для жизни»
Российская компания «ФосАгро» – крупный мировой производитель минеральных удобрений, совместно с ЮНЕСКО и международным союзом по теоретической и прикладной химии IUPAC учредили программу грантов для молодых учёных в рамках проекта «Зелёная химия для жизни».
Финансовую и научную поддержку получили перспективные молодые учёные со всего мира, работающие, в том числе, и в области поиска решений по очистке воды. Интересные и необычные проекты не остались без внимания и были удостоены наград и признания в мировом научном сообществе.
Шарифа Рафида Ван Альви
30 лет, Малайзия
Победитель программы грантов для поддержки молодых учёных, работающих в направлении «Зелёная химия для жизни», 2014 г.
Изучение возможности использования отходов папайи в качестве адсорбента для эффективного удаления свинца из сточных вод
Целью настоящего исследования является изучение возможности использования кожуры фрукта (Carica papaya) и полученного на его основе активированного угля в качестве природного недорогого адсорбента для удаления свинца из жидких отходов.
«Благодаря получению экологически безвредного активированного угля из кожуры папайи будет снижено образование отходов на пищевом производстве. Таким образом, проект поможет в решении сразу двух задач: удаление активированным углём свинца из сточных вод и снижение количества образующихся пищевых отходов»
Плоды папайи
Гассер Мохамед Али Мустафа Хаири
30 лет, Египет
Победитель программы грантов для поддержки молодых учёных, работающих в направлении «Зелёная химия для жизни», 2014 г.
Оптические датчики для определения ионов тяжёлых металлов в воде
Гассер Мохамед Али Мустафа Хаири – член исследовательской группы на кафедре химии факультета естественных наук в Университете Суэцкого канала (Египет). Он получил грант в 2014 году на разработку оптических датчиков для определения ионов тяжёлых металлов в питьевой воде. Оптический датчик состоит из массива мембран, содержащих необходимые хромогенные реагенты, закреплённого на прозрачной основе. Разрабатываемые им датчики будут способствовать улучшению здоровья населения, поскольку они могут предотвратить использование воды, загрязнённой токсичными тяжёлыми металлами.
«Работа продолжается, и я верю в успех! Я убеждён, что благодаря регулярному тестированию питьевой воды с использованием новых дешёвых датчиков, болезней, вызванных загрязнённой водой, станет значительно меньше»
Разрабатываемые датчики будут способствовать улучшению здоровья населения, поскольку они могут предотвратить использование воды, загрязнённой токсичными тяжёлыми металлами.
Наталия Кичи
29 лет, Аргентина
Победитель программы грантов для поддержки молодых учёных, работающих в направлении «Зелёная химия для жизни», 2015 г.
3D-печать при разработке газофазных реакторов
Наталия Кичи является научным сотрудником Национального совета по научно-техническим исследованиям Национальной комиссии по атомной энергии (Аргентина). Она стала лауреатом премии «ФосАгро»/ЮНЕСКО/IUPAC в 2015 году. Идея её научного проекта заключается в разработке недорогих газофазных реакторов, напечатанных на 3D-принтерах и способных уменьшить выбросы СО2, преобразовав их в полезные химические вещества. Одна из задач – объединение этих реакторов с водоочистными сооружениями, которые выбрасывают CO2 в качестве побочного продукта, и превращение технологии очистки воды в полностью «зелёную» с нулевым уровнем выбросов.
«Мой проект сочетает в себе предыдущие фундаментальные знания в передовых технологиях окисления с универсальностью 3D-печати, благодаря чему мы получаем экологичные технологии по восстановлению окружающей среды и дополнительное производство полезных химических веществ, таких как метанол и метан»
3D принтер
Энрико Равера
29 лет, Италия
Победитель программы грантов для поддержки молодых учёных, работающих в направлении «Зелёная химия для жизни», 2016 г.
Проект: Восстановление загрязнённой воды высокоэффективными бионанокатализаторами (ReCoVer)
Проект основывается на трёх различных химических концепциях. Первая – некоторые вещества способны выделять активные формы кислорода при облучении солнечным светом. Вторая – существуют ферменты, которые могут использовать эти активные формы для окисления органических соединений. И третья – некоторые белки могут служить матрицей для веществ. Благодарю всему этому возможно создание специфических химических веществ для эффективного окисления органических соединений.
Инсталляция на выставке
«Мы считаем, что сможем создать и сделать оптимальным функциональный материал для окисления ароматических соединений под воздействием солнечного света. Первое практическое применение - это синтез некоторых тонких химических соединений без использования опасных растворителей или без тяжелых условий для химических реакций. Наша конечная цель - использовать наш материал для очистки сточных вод»
Кран для забора проб воды на установке ультрафиолетового обеззараживания воды
«Я считаю, что наиболее актуальной проблемой для химии в целом сегодня является культурный разрыв между химиком и неспециалистом. Этот разрыв приводит к фундаментальным недоразумениям, в результате которых химики неизменно попадают в категорию «плохих парней». Я думаю, чтобы преодолеть этот разрыв, химия должна постоянно демонстрировать, что итоги её работы существенно влияют на улучшение состояния окружающей среды и здоровья людей. Программа «Зелёная химия для жизни» предоставляет отличную возможность для молодых учёных создавать проекты, которые тесно связаны с идеей сокращения экоследа химического производства. Для меня это большая честь и я очень благодарен за этот грант, потому что теперь у нас есть возможность начать поиск рациональной конструкции для каскада фотохимических и ферментативных реакций, необходимых для создания нашего «зелёного» окислителя»
Колба с водой
Экология и наука —
абсолютные приоритеты
«ФoсАгро» активно модернизирует основные действующие производственные мощности предприятий с использованием инновационных, экологически безопасных, ресурсо- и энергосберегающих технологий. Собственными силами и с помощью наработок институтов-партнёров компания старается не упустить ни одного прогрессивного ноу-хау в области экологии, которое можно внедрить на своём производстве. Благодаря системному подходу в сфере улучшения экологической безопасности компания вышла в лидеры в указанной области. Все предприятия «ФoсАгро» сертифицированы в соответствии со стандартом ISO 14001 «Система экологического менеджмента», а некоторые из подразделений компании получают награды за особые достижения в области охраны окружающей среды. В результате проведенной в «ФoсАгро» модернизации контролируемые параметры воздействия на окружающую среду снизились до значений, заложенных в европейские справочники наилучших доступных технологий (НДТ). Поэтому предприятия Группы могут быть отнесены к «зелёным» производствам.