Czy do oczyszczania wody naprawdę potrzebujemy skomplikowanych urządzeń, pomp i dostępu do prądu? Studenci Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie pokazują, że odpowiedź może być znacznie prostsza. Opracowany przez nich filtr HydroWood wykorzystuje drewno oraz minerały. W testach laboratoryjnych jeden z zastosowanych gatunków drewna zatrzymał 99,6 proc. bakterii grupy coli. Teraz młodzi naukowcy chcą sprawdzić swoje rozwiązanie w warunkach terenowych w Ghanie.
Drewno zamiast skomplikowanej technologii
Za projektem HydroWood stoi Koło Naukowe Geologów „Tryton”, działające na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH. Pomysł opiera się na wykorzystaniu naturalnej struktury drewna.
W jego wnętrzu znajdują się systemy naczyń i porów, przez które woda może przepływać. Studenci wykorzystują te właściwości, łącząc drewno z materiałami mineralnymi o właściwościach sorpcyjnych, m.in. diatomitem. Taki układ ma pomagać zarówno w ograniczaniu zanieczyszczeń mikrobiologicznych, jak i w usuwaniu niektórych zanieczyszczeń nieorganicznych, w tym metali ciężkich.
– Nasz filtr bazuje na połączeniu drewna z materiałami sorbującymi. Wcześniej były znane właściwości sorbujące różnych skał, ale nikt nie połączył tego z właściwościami drewna, które potrafi zmniejszyć ilość bakterii po ich przefiltrowaniu – wyjaśnia Natalia Malcherek z koła naukowego „Tryton”.
Modrzew wypadł najlepiej
Studenci testowali różne gatunki drewna, sprawdzając ich strukturę, przepuszczalność oraz skuteczność w ograniczaniu zanieczyszczeń. Badania obejmowały m.in. modrzew, brzozę i akację, które łączono z materiałami mineralnymi. Najbardziej interesujący wynik uzyskano dla modrzewia. W laboratoryjnych badaniach filtr osiągnął 99,6 proc. skuteczności w usuwaniu bakterii grupy coli. Testy prowadzono w kontrolowanych warunkach, a badania wykonywano w kilku powtórzeniach.
To jednak nie oznacza jeszcze, że możemy uznać HydroWood za gotowy domowy filtr do wody pitnej. Projekt jest nadal rozwijany, a jego twórcy chcą sprawdzić, jak rozwiązanie zachowuje się poza laboratorium.
Testowali wodę z Wisły i Rudawy
Badania nie ograniczały się wyłącznie do przygotowanych laboratoryjnie roztworów. Zespół wykorzystał również rzeczywiste próbki wody pobrane m.in. z Wisły i Rudawy. Studenci analizowali zarówno zanieczyszczenia mikrobiologiczne, jak i chemiczne. W przypadku metali ciężkich wykorzystywali m.in. spektrometrię absorpcji atomowej, pozwalającą oznaczać stężenia poszczególnych pierwiastków.
Właśnie połączenie dwóch mechanizmów jest jednym z najważniejszych elementów projektu: drewno ma pełnić funkcję naturalnej bariery dla części mikroorganizmów, natomiast materiały mineralne mają pomagać w wiązaniu zanieczyszczeń nieorganicznych.
Dlaczego akurat Ghana?
Projekt ma również bardzo praktyczny cel. Studenci chcą stworzyć rozwiązanie, które w przyszłości mogłoby być wykorzystywane w miejscach, gdzie dostęp do zaawansowanej infrastruktury uzdatniania wody jest ograniczony. Jednym z takich miejsc jest Ghana. Według informacji przywoływanych przez AGH znaczna część mieszkańców wiejskich obszarów tego kraju korzysta z nieuzdatnionej wody powierzchniowej. Problemem są m.in. zanieczyszczenia związane z działalnością przemysłową i górniczą.
– Dużą motywacją do realizacji tego zadania jest wizja, że możemy komuś pomóc, a prosty system może odmienić życie ludzi, którzy nie mają dostępu do bezpiecznej wody pitnej – mówi Agnieszka Dudek, członkini zespołu.
Filtr bez prądu
Jedną z największych zalet rozwiązania ma być jego prostota. Prototyp może działać bez pomp, elektroniki i zewnętrznego źródła energii. Woda jest przepuszczana przez kolejne warstwy materiału pod wpływem grawitacji.
– Eksperymenty przeprowadzamy w gumowej rurce, w której dolnej części znajduje się kawałek drewna przytrzymywany metalowym zaciskiem. Woda przepływa przez granulowany lub sproszkowany diatomit, a następnie przesącza się przez drewno. Filtr działa grawitacyjnie, dlatego nie potrzebujemy pomp ani urządzeń elektronicznych – tłumaczy Agnieszka Dudek.
Studenci jadą z projektem do Ghany
Kolejnym etapem HydroWood ma być wyjazd zespołu do Akry. Studenci planują pobierać próbki wody oraz lokalnie występujących gatunków drewna, a następnie analizować je pod kątem przydatności do budowy filtrów. Pozwoli to sprawdzić, czy rozwiązanie opracowane w krakowskich laboratoriach będzie można dostosować do lokalnych warunków.
Projekt otrzymał pełną kwotę grantu TURBOgrant Fundacji ORLEN — 50 tys. zł. Zespół otrzymał również zaproszenie do współpracy od prof. Alberta Ahenkana z University of Ghana.
Jest też zgłoszenie patentowe
HydroWood nie jest już wyłącznie studenckim eksperymentem. Rozwiązanie zostało zgłoszone do ochrony patentowej w Urzędzie Patentowym RP, a wniosek jest obecnie procedowany. Twórcy podkreślają jednak, że przed nimi jeszcze sporo pracy. Trzeba m.in. sprawdzić trwałość filtrów, ich wydajność, możliwość wielokrotnego wykorzystania oraz skuteczność w różnych warunkach i przy różnych rodzajach zanieczyszczeń.
Na tym etapie trudno więc mówić o urządzeniu, które za chwilę zastąpi wszystkie dostępne technologie uzdatniania wody. Wyniki są jednak interesujące, bo pokazują, że prosty materiał pochodzenia naturalnego może zostać wykorzystany jako element systemu filtracyjnego.
Źródło : AGH Kraków
