Som gammal forskare, numera verksam inom VA-branschen, undrar jag ibland var de nya, innovativa reningsmetoderna finns. Många av de tekniker som tillämpas idag har sina rötter i 1800-talet och de vi idag betraktar som moderna, till exempel membranfiltrering och biobehandling, har också uppnått medelåldern. Däremot läser vi hela tiden om nya typer av föroreningar som detekteras i våra vatten och som vi måste förhålla oss till. Glädjande nog fann jag denna artikel som beskriver nya innovativa nanotekniker för vattenbehandling och deras potential.
Av: Ann Elfström Broo
Utgångspunkten för författarna är att världens vattentillgång är begränsad och i takt med att världens befolkning fortsatt ökar kraftigt kommer nya och anpassade reningsmetoder att behövas för både avlopps- och dricksvattenbehandling. De metoder som diskuteras i artikeln bygger alla på nanoteknik och omfattar nanoadsorbenter, nanometaller och -metalloxider, olika typer av speciella nanomembran, samt fotokatalys.
Alla nanomaterial har unika egenskaper relaterade till deras stora specifika yta, bland annat har de hög reaktivitet och stark adsorptionsförmåga. Nanoadsorbenter, exempelvis zeoliter och polymera dendrimerer (förgrenade molekyler), är väsentligt snabbare än aktiverat kol när det gäller att binda till sig såväl organiska som oorganiska föroreningar. Mindre mängd material krävs, vilket också innebär att anläggningarna blir utrymmeseffektiva.
Även nanometaller och -metalloxider är lovande alternativ till aktiverat kol och effektiva adsorbenter för att ta bort tungmetaller och radioaktivt material. Vissa nanometalloxider har också supermagnetiska egenskaper, vilket kan utnyttjas om magnetiska fält appliceras i reningsprocessen.
Nanomembranfiltrering är idag en känd teknik, men genom att tillsätta så kallade ”nanofillers” av olika material till membranmatrisen kan membranet modifieras så att det får en större yta, samtidigt som permeabiliteten för det renade vattnet kan ökas. Med vissa antibakteriella ”nanofillers” kan risken för igensättningar av biologiskt material minskas.
Med fotokatalys kan mikroorganismer och organiska föroreningar brytas ner genom en oxidationsprocess. Nanopartiklar av exempelvis titandioxid belyses med UV-ljus så att elektroner exciteras och åstadkommer en kraftfull reaktion. Fotokatalys används idag för såväl luft- som vattenrening.
Innan teknikerna med partiklar av nanomaterial kan tillämpas i stor skala måste deras påverkan på den akvatiska miljön undersökas. Idag finns inga generella standarder eller standardiserade provningsförfaranden för dessa material, varför man fått motsägelsefulla resultat från olika undersökningar. EUs ramdirektiv för vatten hänvisar i detta sammanhang till REACH-förordningen.
Alla de tekniker som behandlas i artikeln bygger på nanoteknologi och det är uppenbart att här finns en stor potential. Som kemist kan jag ändå fråga mig varför inte exempelvis elektrokemiska och extraktionskemiska processer undersöks för tillämpning inom vattenrening. Här borde också finnas utrymme för nya tekniker, kanske speciellt i relation till behandling av de nya föroreningar vi finner i våra vatten.
Källa: Gehrke, I., Geiser, A., Somborn-Schulz, A., “Innovations in nanotechnology for water treatment”, Nanotechnology, Science and Applications 2015 (8), s. 1-17.
