Pieaugošai globālai piesārņojuma problēmai varētu būt negaidīti dabīgs risinājums - priežu miza.
Somijas Oulu Universitātes pētnieki ir izstrādājuši uz mizas bāzētu materiālu, kas efektīvi no notekūdeņiem izvada farmaceitisko vielu atliekas, piedāvājot daudzsološu alternatīvu tradicionālajām notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģijām.
Pieaugot medikamentu lietošanai visā pasaulē, arvien lielāks daudzums zāļu atlieku nonāk upēs, ezeros un piekrastes ūdeņos. Antibiotikas, pretsāpju līdzekļi, antidepresanti un citi medikamenti notekūdeņos nonāk no mājsaimniecībām, slimnīcām un rūpnieciskās darbības.
Lai gan mūsdienu notekūdeņu attīrīšanas iekārtas spēj izvadīt daudzas no šīm vielām, ievērojama daļa farmaceitisko mikropiesārņotāju joprojām nonāk vidē. To klātbūtne rada arvien lielākas bažas gan zinātnieku, gan politikas veidotāju vidū.
Pat ļoti zemās koncentrācijās farmaceitisko vielu atliekas var veicināt antimikrobiālās rezistences jeb AMR attīstību, ļaujot baktērijām izveidot aizsargmehānismus pret zālēm, kas paredzētas to iznīcināšanai. Pasaules Veselības organizācija antimikrobiālo rezistenci ir atzinusi par vienu no nopietnākajiem globālās sabiedrības veselības apdraudējumiem, brīdinot, ka pret zālēm noturīgas infekcijas var apdraudēt gadu desmitiem ilgu medicīnas progresu.
Reaģējot uz pieaugošajām bažām par farmaceitisko piesārņojumu, Eiropas Savienība pārskatīja Pilsētu notekūdeņu attīrīšanas direktīvu, kas stājās spēkā 2024. gadā. Atjauninātais regulējums ievieš stingrākas prasības mikropiesārņotāju izvadīšanai no notekūdeņiem un, visticamāk, palielinās pieprasījumu pēc jaunām un efektīvākām attīrīšanas tehnoloģijām.
“Mūsu pētījums piedāvā praktisku un izmaksu ziņā efektīvu risinājumu, kura pamatā ir meža nozares blakusprodukti, vienlaikus atbalstot aprites ekonomikas principus,” saka Mahdije Mohammadzade, kura vadīja pētījumu sava doktora darba ietvaros. Pētījums īstenots ar Somijas Pētniecības padomes un ES programmas “Horizon 2020” projekta AquaticPollutants kopīgu finansējumu.
Mahdije Mohammadzade ir pēcdoktorantūras pētniece Oulu Universitātes Rūpniecisko ūdeņu pētniecības grupā. Viņas darbs ir vērsts uz ilgtspējīgu, bioloģiskas izcelsmes adsorbentu izstrādi farmaceitisko piesārņotāju izvadīšanai no notekūdeņiem.
Priežu mizas pārvēršana ūdens attīrīšanas materiālā
Pētījumā uzmanība tika pievērsta priežu mizai - plaši pieejamam meža nozares blakusproduktam. Priežu miza satur augstu polifenolu koncentrāciju, proti, dabiskus savienojumus, kuru ķīmiskā struktūra ļauj tiem saistīties ar plašu piesārņotāju klāstu, skaidro Mohammadzade, kura šobrīd ir pēcdoktorantūras pētniece Oulu Universitātē.
Modificējot mizu ar dzelzs savienojumiem, piemēram, magnetītu, universitātes pētnieki izveidoja materiālu, kas spēj efektīvi piesaistīt farmaceitisko vielu atliekas un pēc izmantošanas ir viegli atdalāms no ūdens.
Četrus mēnešus ilgos pilotmēroga pētījumos ar dzelzi modificētā priežu miza no notekūdeņiem izvadīja dažādus plaši lietotus medikamentus, tostarp antibiotikas, antidepresantus, pretsāpju līdzekļus un asinsspiediena zāles.
Izvadīšanas efektivitāte atkarībā no konkrētās vielas svārstījās no vairākiem desmitiem procentu līdz vairāk nekā 90 procentiem, norāda Mohammadzade. Antibiotika trimetoprims tika izvadīta gandrīz pilnībā, savukārt antidepresanta venlafaksīna izvadīšanas efektivitāte pārsniedza 90 procentus.
Atsevišķā BIONANOCOMPO projektā, ko finansēja Maa- ja vesitekniikan tuki ry, pētnieki izstrādāja arī kobalta–magnetīta bionanokompozītus, kas noārda farmaceitiskos savienojumus, tostarp levofloksacīnu - plaši lietotu antibiotiku.
Zemāku izmaksu alternatīva
Esošās tehnoloģijas, piemēram, aktīvā ogle un ozonēšana, ir ļoti efektīvas farmaceitisko vielu atlieku izvadīšanā, taču to uzstādīšana un ekspluatācija var būt dārga. Materiāli, kuru pamatā ir priežu miza, piedāvā lētāku alternatīvu, vienlaikus izmantojot plaši pieejamu rūpniecības blakusproduktu.
“Priežu mizas kā meža nozares blakusprodukta plašā pieejamība veicina ilgtspējīgu resursu izmantošanu,” saka Mohammadzade.
Viņa norāda, ka nākamais solis ir stiprināt sadarbību starp notekūdeņu attīrīšanas iekārtu operatoriem un meža nozari, lai palīdzētu šo tehnoloģiju ieviest praksē.
Pirms plašākas ieviešanas pētniekiem vēl jāatbild uz vairākiem jautājumiem, tostarp par to, kā materiālus iespējams izmantot atkārtoti, cik bieži tos var reģenerēt un vai tie attīrītajā ūdenī varētu izdalīt dzelzi vai citus savienojumus. Tāpat nepieciešams padziļināti izvērtēt to iespējamo ietekmi uz vidi, uzsver Mohammadzade.
“Priežu mizas materiālu priekšrocība ir to vienkāršais un zemo izmaksu ražošanas process,” saka profesore Tīna Leiviskē, kura vadīja pētījuma zinātnisko uzraudzību.
“Tiem nav nepieciešama augsta apstrādes temperatūra, un modificēšanas process ir vienkāršs,” komentē Leiviskē.
Jauna vērtība meža nozares blakusplūsmām
Pētījuma rezultāti izceļ plašākas iespējas izmantot meža nozares blakusproduktus vides tehnoloģijās.
“Pārvēršot zemas vērtības blakusplūsmas progresīvos ūdens attīrīšanas materiālos, šī pieeja atbalsta gan resursu efektivitāti, gan aprites ekonomikas mērķus,” norāda Mohammadzade.
Viņa piebilst, ka Oulu Universitātes pētnieki pašlaik pēta arī egļu mizas tanīnus farmaceitisko vielu izvadīšanai no notekūdeņiem. Nākamajā posmā uz tanīniem balstītas putas tiks testētas adsorbcijai gan partijas, gan kolonnas tipa iekārtās. Šo darbu Mohammadzades pēcdoktorantūras pētījuma ietvaros finansē Maa- ja vesitekniikan tuki ry.
“Ikviens var palīdzēt samazināt farmaceitisko piesārņojumu,” uzsver Mohammadzade. “Neizlietotas zāles nekad nevajadzētu noskalot kanalizācijā vai izmest kopā ar sadzīves atkritumiem. Somijā tās var nodot aptiekās drošai utilizācijai,” viņa atgādina lasītājiem.
Avots: forest.fi
