A szennyvízben lévő számos káros anyag makacsul ellenáll a biológiai szennyvíztisztító telepek lebontásának. A Fraunhofer kutatói kifejlesztettek egy fotokémiai reakciórendszert, amelyben a víz uv-fénnyel megbízhatóan kezelhető nagy áramlási sebességgel anélkül, hogy kémiai katalizátorokat kellene hozzáadnia. Az első ipari prototípust az idei ifat-on mutatják be Münchenben, május 5-9-én.
A szennyvízben számos olyan dolog van, aminek nem szabad utat találnia a környezetbe - de a szennyvíztisztító telepek csak ezeknek a szennyeződéseknek egy részét távolítják el. Különösen a biológiai kezelési szakaszban általánosan alkalmazott baktériumok nincsenek hatással a perzisztens anyagokra, amelyek rendkívül stabil szénhidrogénvegyületeket tartalmaznak. Az eredmény: a tisztítószerek maradékai és a peszticidek, valamint a farmakológiai anyagok elérik a környezeti vizeket. Az északi-tengeri ilyen típusú káros anyagokból származó terhelés például ma már világosan mérhető.
A stuttgarti Fraunhofer Vallásközi Mérnöki és Biotechnológiai Intézet kutatói nemzetközi ipari partnerekkel együtt kifejlesztettek egy új kémiai reakciórendszert, amely alaposan és hatékonyan lebontja az ilyen típusú rugalmas és káros molekulákat - anélkül, hogy például olyan vegyi anyagokat kellene hozzáadnia, mint a hidrogén-peroxid. Ehelyett a kutatók lényegében a víz "öngyógyító" erejét használják, amelyet fotolízis (más néven fotokémiai disszociáció) támogatnak. A fotolízis elve a vízmolekulák fotonok segítségével történő felosztásán alapul. Minél rövidebb a fény hullámhossza, annál nagyobb a fotonok energiája. A kutatók ezért olyan fényforrásokat használnak ebben a rendszerben, amelyek kizárólag 172 nanométeres területen bocsátanak ki UV-fényt - azaz rendkívül energikus fotonokat. Amint ezek a fotonok belépnek a vízbe, felosztják a H2O molekulákat, és ennek eredményeként erősen reaktív hidroxil radiálokat képeznek. "Ezek a hidroxilvegyületek még nagyobb reakciópotenciállal rendelkeznek, mint például az atomi oxigén. Ezért képesek lebontani még a káros maradékanyagokban található nagyon stabil szénhidrogénvegyületeket is" – magyarázza Siegfried Egner, az IGB fizikai folyamattechnológiai részlegének vezetője.
A víz mozgásának ellenőrzése
Van azonban egy fogás: ez a folyamat csak az UV-kibocsátó közvetlen közelében történik - egy téglalap alakú, lapos üvegelemben, amely a reaktortartályban helyezkedik el. Amikor energiát alkalmazunk az elemre, a hidroxil gyökök vékony reaktív határréteget képeznek, amely csak körülbelül 50 mikrométer mély, és körülveszi az üveg külső felületét. Annak érdekében, hogy biztosak legyünk abban, hogy egyetlen káros részecske sem jut ki kezeletlenül, a vizet hatékonyan és ellenőrizhetően kell irányítani ezen a határrétegen keresztül - ez valóban trükkös feladat. Egyrészt meg kell győződnie arról, hogy a reaktortartály teljes tartalmát kezelik. Másrészt a kutatók a lehető legbiztosabbak szeretnének lenni abban, hogy minden egyes képződött hidroxil gyököt kémiai reakcióra is használnak. Ez azért van, mert a rendkívül reaktív hidroxil gyökök rendkívül rövid életűek. Ha nem találunk "friss" molekulákat, amelyekkel reagálnának ebben az időintervallumban, a hidroxil gyökök energiája kihasználatlanná válik. A stuttgarti szakértők sikeresen ellenőrizték a víz mozgását, hogy pontosan úgy kezeljék a reaktortartály teljes tartalmát, hogy megbízhatóan és rendkívül hatékonyan kezeljék.
Az első ipari prototípust, amelynek átépítése óránként 2,5 köbméter, a kutatók és iparági partnereik mutatják be a vásáron. "Egy bizonyos mértékű változás normális, mivel a feldolgozási sebesség természetesen a szennyeződés mértékétől is függ" - magyarázza Egner. Annak érdekében, hogy a víz ténylegesen csak akkor kerüljön kibocsátásra, ha minősége kifogástalan, az egység egy további biztonsági mechanizmussal van felszerelve. Az érzékelőrendszer közvetlenül a kisülési nyílásnál található, amely figyeli a vizet a káros anyagok szempontjából. A vizet csak akkor ürítik ki, ha a szennyeződések a megengedett legnagyobb érték alá esnek. Az egész egység teljesen automatikus és programozható - például a kínált elektromos teljesítménytől függően be- és kikapcsolható.
