Plastikowe odpady unoszące się na powierzchni rzek czy mórz łatwo zauważyć. Znacznie trudniejszy problem stanowią drobiny tworzyw sztucznych tak małe, że często nie da się ich dostrzec gołym okiem. Mikroplastik może powstawać podczas rozpadu większych przedmiotów, ścierania opon, prania syntetycznych tkanin oraz użytkowania wielu produktów codziennego użytku.
Znaczna część takich cząstek trafia wraz ze ściekami do systemów kanalizacyjnych. Naturalnie pojawia się więc pytanie: co dzieje się z nimi później? Nowoczesna oczyszczalnia potrafi zatrzymać dużą część zanieczyszczeń, ale mikroplastik jest wyjątkowo trudnym przeciwnikiem, ponieważ nie stanowi jednorodnej grupy materiałów.
Mikroplastik nie jest jednym zanieczyszczeniem
Pod pojęciem mikroplastiku kryją się cząstki różniące się wielkością, kształtem, gęstością i składem chemicznym.
Jedne przypominają niewielkie włókna, inne fragmenty folii albo nieregularne okruchy.
Niektóre tworzywa mają gęstość mniejszą od wody i łatwo unoszą się przy powierzchni. Inne mogą opadać albo przyczepiać się do cząstek zawiesiny.
To utrudnia stworzenie jednej technologii, która w identyczny sposób zatrzyma wszystkie rodzaje mikroplastiku.
Dodatkowym problemem jest jego rozmiar. Im mniejsza cząstka, tym trudniej oddzielić ją metodami mechanicznymi.
Pierwsza bariera – oczyszczanie mechaniczne
Ścieki trafiające do oczyszczalni przechodzą zazwyczaj przez kilka etapów.
Na początku usuwane są największe zanieczyszczenia. Kraty i sita zatrzymują elementy, które mogłyby uszkodzić urządzenia albo utrudniać dalszy proces.
Największe fragmenty tworzyw sztucznych można w ten sposób usunąć stosunkowo łatwo.
Mikroplastik jest jednak znacznie mniejszy i duża część cząstek przechodzi dalej.
Następnie ścieki trafiają do kolejnych urządzeń, w których usuwany jest między innymi piasek oraz część zawiesiny.
Już na tych etapach część drobin może zostać oddzielona, szczególnie jeśli zwiąże się z cięższymi cząstkami obecnymi w ściekach.
Osad czynny nie został zaprojektowany do walki z plastikiem
Jednym z najważniejszych etapów oczyszczania ścieków jest proces biologiczny.
Mikroorganizmy wykorzystują związki organiczne i umożliwiają usunięcie zanieczyszczeń, których nie da się łatwo oddzielić mechanicznie.
Mikroplastik nie jest jednak typowym celem tego procesu.
Mimo to część jego cząstek zostaje wychwycona razem z osadem.
Drobiny mogą przyłączać się do kłaczków osadu czynnego, a następnie trafiać do osadników, gdzie są oddzielane od oczyszczonej wody.
Dzięki temu konwencjonalne oczyszczalnie mogą usuwać znaczną część mikroplastiku, mimo że pierwotnie nie były projektowane specjalnie w tym celu.
Problem nie znika jednak całkowicie.
Z wody do osadu
Jeżeli cząstka plastiku zostanie zatrzymana w osadzie, przestaje znajdować się w oczyszczonym ścieku, ale nadal pozostaje w systemie.
To bardzo ważne rozróżnienie.
Usunięcie z wody nie oznacza zniszczenia tworzywa.
Osady ściekowe są następnie poddawane dalszej obróbce. W zależności od technologii mogą być zagęszczane, stabilizowane, odwadniane, suszone albo przetwarzane w inny sposób.
Jeżeli mikroplastik pozostaje w osadzie, sposób jego późniejszego zagospodarowania staje się istotnym elementem całego problemu środowiskowego.
Nie wystarczy więc badać wyłącznie jakości wody opuszczającej oczyszczalnię. Potrzebny jest bilans pokazujący, gdzie ostatecznie trafiają zatrzymane cząstki.
Filtracja może zatrzymać jeszcze mniejsze drobiny
W bardziej zaawansowanych instalacjach stosuje się dodatkowe etapy doczyszczania.
Mogą to być filtry piaskowe, technologie membranowe albo inne systemy separacji.
Im mniejsze są pory materiału filtracyjnego, tym drobniejsze cząstki można zatrzymać.
Technologia membranowa wydaje się pod tym względem szczególnie atrakcyjna, ale nie jest rozwiązaniem pozbawionym wad.
Filtr stawia opór przepływającej wodzie, a jego powierzchnia stopniowo się zanieczyszcza. Konieczne staje się czyszczenie lub płukanie instalacji.
Oznacza to zużycie energii, powstawanie skoncentrowanego strumienia zanieczyszczeń oraz wyższe koszty eksploatacji.
W inżynierii środowiska zawsze pojawia się więc pytanie o proporcje między efektem oczyszczania a zużyciem zasobów potrzebnych do jego osiągnięcia.
Mikroplastik można łączyć w większe cząstki
Inną możliwością jest zastosowanie procesów koagulacji i flokulacji.
Do wody dodawane są odpowiednie związki powodujące, że bardzo małe cząstki zaczynają tworzyć większe skupiska.
Tak powstałe agregaty łatwiej oddzielić przez sedymentację lub filtrację.
Metoda znana jest od lat z uzdatniania wody oraz oczyszczania ścieków i może wspomagać również usuwanie części drobin tworzyw sztucznych.
Ponownie jednak pojawia się problem produktu ubocznego. Zanieczyszczenia nie znikają, lecz trafiają do powstającego osadu.
Jeszcze trudniejszy jest nanoplastik
Im mniejsze cząstki tworzywa, tym trudniejsze staje się zarówno ich usuwanie, jak i samo mierzenie.
W przypadku nanoplastiku pojawia się problem cząstek znajdujących się na skali zbliżonej do innych niezwykle drobnych składników występujących w wodzie.
Ich identyfikacja wymaga zaawansowanych metod analitycznych.
To ważne, ponieważ nie można skutecznie projektować procesu oczyszczania bez możliwości wiarygodnego zmierzenia jego efektu.
Rozwój metod analitycznych jest więc równie istotny jak budowanie nowych filtrów.
Oczyszczalnia jest ostatnią linią obrony
Technicznie możliwe jest dokładanie kolejnych etapów filtracji. Pojawia się jednak pytanie, czy najlepszym rozwiązaniem jest oczekiwanie, że oczyszczalnia usunie każde zanieczyszczenie, które trafi do kanalizacji.
Znacznie skuteczniejsze może być ograniczenie emisji u źródła.
W przypadku włókien pochodzących z tekstyliów oznacza to rozwój materiałów mniej podatnych na uwalnianie drobin oraz skuteczniejszych filtrów w urządzeniach.
W przypadku transportu potrzebne są rozwiązania ograniczające emisję cząstek powstających w wyniku ścierania opon oraz sposoby wychwytywania zanieczyszczonego spływu z dróg.
Im mniej mikroplastiku trafi do środowiska, tym mniej trzeba będzie później usuwać.
Przyszłość to połączenie wielu metod
Nie istnieje jedna uniwersalna technologia rozwiązująca problem mikroplastiku.
Oczyszczalnie już dziś zatrzymują część cząstek dzięki mechanizmom, które pierwotnie służyły do usuwania innych zanieczyszczeń. Dodatkowe etapy filtracji mogą zwiększać skuteczność, ale jednocześnie podnoszą zużycie energii i koszty.
Dlatego najbardziej racjonalne podejście powinno łączyć ograniczenie emisji u źródła z coraz skuteczniejszym oczyszczaniem tych strumieni, których powstawania nie da się uniknąć.
To również dobry przykład pokazujący, jak zmieniają się zadania inżynierii środowiska. Oczyszczalnia przyszłości nie będzie usuwała tylko substancji organicznych i biogennych. Coraz częściej będzie musiała radzić sobie również z mikrozanieczyszczeniami, których jeszcze niedawno praktycznie nie brano pod uwagę podczas projektowania instalacji.
