Projekty krajowe

Tytuł projektu: Ocena wpływu zimnej plazmy (CP) na efektywność usuwania wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych ze ścieków

Numer projektu: UMO-2023/49/N/ST8/02022

Projekt finansowany z programu pod nazwą „PRELUDIUM-22” ogłoszony komunikatem Narodowego Centrum Nauki.

Wartość kosztów kwalifikowanych: 209 718 zł

Okres realizacji: 2024-2027

Opis projektu: Obecnie stosowane technologie oparte na zaawansowanych procesach utleniania (AOP) radzą sobie z zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi, jednak zupełne wyeliminowanie dużej grupy mikrozanieczyszczeń jest ograniczone. W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie niskotemperaturową plazmą do oczyszczania ścieków. Technologia ta jest już stosowana w procesach sterylizacji i dezynfekcji mediów stałych, ciekłych i gazowych. Ma również liczne zalety, z których najważniejsze to brak ubocznych, szkodliwych dla środowiska, produktów odpadowych, możliwość prowadzenia obróbki plazmowej przy ciśnieniu atmosferycznym i w temperaturze otoczenia. Do grupy najgroźniejszych zanieczyszczeń występujących w ściekach zaliczyć można substancje farmakologicznie czynne, które trafiając do oczyszczalni ścieków komunalnych nie są w pełni eliminowane w klasycznych systemach oczyszczania. Ponadto obecność antybiotyków w wodach powierzchniowych przyczynia się do nabywanie przez bakterie oporności, co skutkuje selekcjonowaniem bakterii lekoopornych. Kolejnym ważnym problemem jest mikroplastik, którego obecność w wodach stwarza realne zagrożenie dla organizmów wodnych. Podczas oczyszczania ścieków usuwane jest około 90% mikroplastiku, pozostała cześć wprowadzana do wód powierzchniowych stanowi poważne zagrożenie dla środowiska. Ścieki to także środowisko bytowania licznych mikroogranizmów, w tym drobnoustrojów o znaczeniu chorobotwórczym, u których powszechne jest zjawisko transferu genów, w tym antybiotykoodporności. Dotychczasowy brak regulacji prawnych określających dopuszczalną zawartość większości mikrozanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych i osadach ściekowy powoduje, że zanieczyszczenia te są tylko w niewielkim stopniu monitorowane. Technologia zimnej plazmy to jeden z rodzajów technik nietermicznych, generujący kilka reaktywnych form m.in. O, OH, H2O2, H, O3 i HO2, które oddziałują z cząsteczkami wody emitując jednocześnie światło i falę uderzeniową. Uzyskanie wolnych rodników technologią plazmową jest możliwe beż użycia lamp UV oraz kosztownych chemikaliów. Badania przeprowadzone w ramach projektu maja na celu zbadanie mechanizmu reakcji utleniania wybranych mikrozanieczyszczeń (farmaceutyki, mikroplastik) oraz oddziaływania zimnej plazmy (CP) na mikroorganizmy patogenne. Docelowo badania mają wskazać efektywność usuwania wybranych związków farmaceutycznych, mikrodrobin plastiku oraz ocenić wpływ CP na drobnoustroje. Poznanie mechanizmu pozwoli na zoptymalizowanie parametrów procesu. Oczyszczone ścieki zostaną ponownie wykorzystane w celu nawadniania roślin uprawnych w warunkach komory fitotronowej. Planowane badania prowadzone będą w układzie okresowym. Jako substrat wykorzystane zostaną ścieki syntetyczne przygotowane na wzór ścieków oczyszczonych oraz rzeczywiste ścieki oczyszczone pobrane z dwóch oczyszczalni ścieków pracujących na różnych technologiach oczyszczania. Efektywność usuwania wybranych zanieczyszczeń oceniana będzie w oparciu o analizę stężenia przed i po procesie obróbki plazmowej: wybranych farmaceutyków metodami chromatograficznymi (HPLC); mikroplastiku na podstawie obserwacji mikroskopowych, analizie laserowej oraz analizie FTIR; związków organicznych za pomocą wskaźników ChZT, BZT, OWO; zanieczyszczeń mikrobiologicznych (bakterii i ich plazmidów) przy wykorzystaniu technik molekularnych - reakcji PCR, badania metagenomiczne NGS, badania toksyczności.