Industriavfall kan vara framtidens vattenrenare visar ny forskning

För att hushålla med våra vattenresurser och förhindra spridning av miljöföroreningar krävs att vi har tillgång till effektiv vattenrening. Adsorption med aktivt kol är en vanlig vattenreningsteknik, men den höga kostnaden hos konventionella aktiva kol begränsar användningen av denna teknik.

Samtidigt genereras ett stort antal avfallsflöden som i dag inte används optimalt, exempelvis från livsmedelsindustrin, jordbruket och industriella processer. Produktion av kol från dessa restmaterial skulle förutom att generera adsorbenter för vattenrening även bidra till att minska kostnaderna för hantering och kvittblivning av avfall, vilket skulle vara ekonomiskt och miljömässigt fördelaktigt.

Syftet med Mirva Niinipuus doktorsavhandling, som utfördes inom Företagsforskarskolan vid Umeå universitet, var att undersöka förmågan hos förkolade restmaterial att avskilja miljöfarliga organiska och oorganiska föroreningar från industriella vatten.

De material som hon studerade var kol från tomat- och olivpressavfall, risskal, hästgödsel, kommunalt avloppsreningsslam samt bio- och fiberslam från massa- och pappersindustri. Hon utvärderade effekten av förkolningstemperatur och typ av utgångsmaterial med avseende på ytegenskaper hos de genererade kolen och deras kapacitet för att avskilja vattenföroreningar, för att därmed klargöra vilka ytegenskaper som är av betydelse för adsorptionen. Dessutom undersökte hon olika kemiska aktiveringar av kolmaterialen i syfte att förbättra deras funktion som vattenreningsadsorbenter.

– Resultaten visade att kolmaterialens kapacitet att avskilja organiska vattenföroreningar överlag var låg, vilket kan bero på den begränsade ytarean hos dessa material, medan avskiljning av metaller var på liknande nivå med kommersiella aktiva kol. Kemisk aktivering av restbaserade kol visade en stor förbättring i avskiljning av både metaller och organiska föroreningar, säger Mirva Niinipuu, doktorand på Kemiska institutionen och Företagsforskarskolan vid Umeå universitet.

Förkolningstemperaturen påverkade ytfunktionalitet hos kolmaterialen på så vis att hög temperatur minskade förekomsten av syreinnehållande funktionella grupper på ytan. Det är dessa kemiska grupper som bidrar till avskiljningen av de flesta av de studerade föroreningarna.

Kemisk aktivering förbättrade avskiljningen av samtliga studerade föroreningar och den mest uttalade effekten observerades för organiska föroreningar. De aktiverade kolen klarade av att fullständigt avskilja flukonazol och trimetoprim från deponilakvatten, och även för koppar och zink var avskiljningen hög (50-96 procent).

Resultaten visade också att olika föroreningar kan interagera på olika sätt med adsorbentytorna, vilket styrs av egenskaper som porositet, syreinnehållande funktionaliteter, hydrofobicitet och mineraler. Dessutom utvärderades vattenmatrisens roll, och resultaten visade oväntat på en effektivare avskiljning från en komplex vattenmatris.

– I fortsatta studier bör man fokusera på ett stort urval av föroreningar med miljörelevans i adsorptionssystem där ett flertal komponenter tas i beaktande och som omfattar komplexa vattenmatriser säger Mirva Niinipuu.

Doktorsarbetet har utförts inom Företagsforskarskolan i samarbete med den externa parten Miljötekniskt Center AB, MTC, i Umeå.

Klicka här för att läsa avhandlingen i sin helhet.



Källa: Umeå universitet