Priit Tikkeri doktoritöö: ohtlikult saastatud reovett saaks puhastada senisest odavalt

Reovete puhastamisel on võimalik senisest odavamalt lagundada potentsiaalselt ohtlikke saasteaineid ohututeks süsihappegaasiks ja ka veeks, selgub Priit Tikkeri Tallinna Tehnikaülikoolis kaitstud doktoritööst.

Elanikkonna kiire juurdekasv ja globaalne soojenemine viib selleni, et peaaegu iga teine inimene kannatab 2025. aastal veenappuse all. Ainult üks protsent kogu maailma veest on inimesele tarbimiskõlbulik.

Ohtlikud ained rikuvad vett ja keskkonda

Reovee puhastamisel kõrvaldatakse reoained veest mehaaniliste, bioloogiliste või füüsikalis-keemiliste meetoditega. Igasuguste tugevatoimeliste ravimite, aga ka raskelt biolagundatavate hügieenitoodete ja plastiühendite tootmine ning kasutamine põhjustab nende kogunemist veekogudes, halvendades oluliselt veeressursse. Traditsioonilised reoveepuhastusviisid siin paraku vajalikul määral ei aita, mistõttu tuleb eriti saastunud reovete puhastamiseks leida alternatiivseid kulutõhusaid töötlemismeetodeid.

Tehnikaülikooli doktorant Priit Tikker uuris võimalikke lahendusi ja uudseid meetodeid. „Maailmas on kasvav probleem puhta vee vajaduse järele. Kuigi on olemas potentsiaalsed veetöötlusmeetodid, siis need on üldiselt väga kallid nii kapitali kui ka operatsioonikulude pärast. Seetõttu tuleb neile leida potentsiaalseimaid alternatiive,” selgitab ta.

Ta rõhutab, et traditsiooniliste veepuhastusmeetodite puhul on oluline saasteaine biolagundatavus. „Tihti on taolised ühendid madala biolagundatavusega, mistõttu traditsiooniliste veepuhastusmeetoditega toimub kas ainult osaline või ei toimu üldse lagundamist,” avaldab Tikker kurva tõe.

Mis oleks parem lahendus?

„Üheks taoliseks lahenduseks on impulss-koroona elektrilahendus (KIEL), kus erinevalt enamikust teistest täiustatud oksüdatsiooniprotsessidest ei ole vaja lisada teisi kemikaale, vaid lagundajate tootmiseks piisab ainult elektrienergiast,“ selgitab ta. Kuigi varasemalt on teised teaduslaborid uurinud KIEL-i erinevates konfiguratsioonides, siis sellist moodust, kus töödeldavat lahust pritsitakse väikeste tilkadega otse nn plasma tsooni, on väga vähe uuritud. „See on aga näidanud kõrgemat energiaefektiivsust võrreldes teiste puhastusmeetoditega. Kuna doktoritöös kasutatud KIEL on suhteliselt uus ja vähe uuritud, siis oli minimaalselt või isegi puudusid vajalikud andmed seadme üles skaleerimiseks ning rakendamiseks reaalses elus,” lisab Tikker.

Milliseid katseid tehti?

Niisiis katseid tehti perioodilises PCD-seadmes, mis koosnes plasmareaktorist, 40-liitrisest veemahutist, vee tsirkulatsioonisüsteemist ning impulssgeneraatorist.

•         Gaas-vedelik kontaktpinna mõju oksüdatsiooni efektiivsusele PCD protsessis uuriti kasutades mudelsaasteainetena oksalaati (OXA) ja fenooli nii happelises kui ka aluselises keskkonnas.

•         Pindaktiivsete radikaalipüüdurite mõju PCD protsessile uuriti bisfenool A (BPA) ja bisfenool S (BPS) oksüdatsiooni katsetes. Katseid tehti ilma pindaktiivse aineta, lisades BPA ja BPS algselt aluselistesse vesilahustesse naatriumdodetsüülsulfaati (SDS) kui pindaaktiivset HO• -püüdurit.

•         Väliste oksüdeerijate mõju OXA lagundamisele uuriti kasutades väliste oksüdeerijate erinevate OXA/oksüdeerija dooside suhtega happelises keskkonnas.

Doktoritöö tähtsus

Doktoritöö tulemuseks ja väärtuseks on saadud teadmised, mis on vajalikud erineva reaktsioonikineetikaga saasteainete PCD oksüdatsiooni optimeerimiseks ning PCD seadme skaleerimiseks ja reaalsete rakenduste juurutamiseks. Priit Tikker selgitab, et täiustatud oksüdatsiooniprotsessid on sellised meetodid, kus töötlemise kohapeal toodetakse kemikaalidest või füüsikalise protsessi (nt elektri) toimel tugevatoimelisi lagundajaid (hüdroksüülradikaale).

„Erinevalt traditsioonilisest meetoditest on need lagundajad võimelised lagundama ka raskesti biolagundatavaid ühendeid. Kuid hüdroksüülradikaalide miinuseks on nende lühike eluiga (vähem kui 1 millisekund), mistõttu peab neid tootma töötlemisel kohapeal. Sellegipoolest on täiustatud oksüdatsiooniprotsessid perspektiivikamad töötlemismeetodid, mida õigesti tehes on võimalik lagundada potentsiaalselt ohtlikud saasteained ohututeks süsihappegaasiks ning veeks.“

Loe Priit Tikkeri doktoritööd „Impulss koroona elektrilahenduse optimeerimine vesikeskkonna töötlemiseks: hüdrodünaamika ja kineetika lähtuvalt elektrilahenduse parameetritest ning energia efektiivsusest” Tallinna Tehnikaülikooli digikogus.