Avfallsströmmar från industri och jordbruk skulle kunna användas för produktion av kol som kan fungera som en billig adsorbent för vattenrening. I sin avhandling vid Industridoktorandskolan, Mirva Niinipuu visar att kapaciteten hos kolmaterial att separera organisk vattenförorening i allmänhet var låg, men att de har förbättringspotential. Hon disputerade vid Umeå universitet i fredags, 24 maj.

För att bevara våra vattenresurser och förhindra spridning av miljöföroreningar, vi måste ha tillgång till effektiv vattenrening. Adsorption med aktivt kol är en vanlig vattenreningsteknik, men den höga kostnaden för konventionellt aktivt kol begränsar användningen av denna teknik.

På samma gång, ett stort antal avfallsströmmar genereras – till exempel av livsmedelsindustrin, lantbruk, och industriella processer – som för närvarande inte används optimalt. Förutom att generera adsorbenter för vattenrening, produktionen av kol från dessa rester skulle också bidra till att minska kostnaderna för hantering och bortskaffande av avfall. Detta skulle vara både ekonomiskt och miljömässigt fördelaktigt.

Syftet med Mirva Niinipuus doktorsavhandling, som genomfördes vid Industriforskarskolan vid Umeå universitet, var att undersöka förmågan hos förkolnade rester att separera miljöfarliga organiska och oorganiska föroreningar från industrivatten.

Materialet hon studerade var kol från tomat- och olivpressavfall, risskal, hästgödsel, kommunalt avloppsslam, samt bioslam och fiberslam från massa- och pappersindustrin. Hon utvärderade effekterna av förkolningstemperaturen och typen av utgångsmaterial på ytegenskaperna hos de genererade kolen och deras förmåga att separera vattenföroreningar, därigenom tydliggörs vilka ytegenskaper som är viktiga för adsorptionen. Dessutom, hon undersökte olika kemiska aktiveringar av kolmaterial för att förbättra deras funktion som vattenrenande adsorbenter.

"Resultaten visade att kapaciteten hos kolmaterial att separera organiska vattenföroreningar i allmänhet var låg, vilket kan bero på den begränsade ytan hos dessa material. Å andra sidan, separeringen av metaller skedde på en liknande nivå som den för kommersiellt aktivt kol. Kemisk aktivering av kvarvarande kol visade en stor förbättring av separationen av både metaller och organiska föroreningar, " säger Mirva Niinipuu, doktorand vid Institutionen för kemi och Industridoktorandskolan vid Umeå universitet.

Förkolningstemperaturen påverkade ytfunktionaliteten hos kolmaterialen på ett sådant sätt att den höga temperaturen minskade närvaron av syrehaltiga funktionella grupper på ytan. Dessa är de kemiska grupperna som bidrar till separeringen av de flesta av de studerade föroreningarna.

Kemisk aktivering förbättrade separationen av alla studerade föroreningar, och den mest uttalade effekten observerades för organiska föroreningar. De aktiverade kolen lyckades helt separera flukonazol och trimetoprim från lakvatten från deponi, och separationsnivån var också hög (50-96 procent) för koppar och zink.

Resultaten visade också att olika föroreningar kan interagera på olika sätt med adsorberande ytor, och att detta styrs av egenskaper som porositet, syrehaltiga funktioner, hydrofobicitet och mineraler. Vattenmatrisens roll utvärderades också, och resultaten visade oväntat en mer effektiv separation från en komplex vattenmatris.

"Ytterligare studier bör fokusera på ett brett spektrum av föroreningar med miljörelevans i adsorptionssystem där ett antal komponenter tas i beaktande och som inkluderar komplexa vattenmatriser."