Saubermacherjev Nagrajenec o onesnaževalih v vodah
| Avtorica: Tanja Pangerl |
»Za konvencionalne biološke čistilne naprave kljub nekaj posodobitvam raziskave kažejo, da mnoge sintetske organske kemikalije in njihovi transformacijski produkti preko njih nespremenjeni vstopajo v naravno okolje. Obstaja bojazen, da se bodo sistemsko onesnažili svetovni vodni krogi in celo prehrambne verige,« opozarja asist. Aleksander Kravos, mag. kem., mladi raziskovalec in asistent s področja analizne kemije na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo, Katedra za analizno kemijo. Je prejemnik letošnje 10. Saubermacherjeve okoljske nagrade. Raziskoval je fenolna onesnaževala v odpadnih vodah. Za njihovo obvladovanje in razvoj naprednih postopkov učinkovitega čiščenja je onesnaževala treba najprej dobro proučevati. Na izvedbeni ravni se pogosto zatakne pri tehnologijah, ki so mnoge še v razvoju, mnoge pa tudi finančno obremenjujoče in je zanje v gospodarstvu malo zanimanja. Zato, kot pravi mladi raziskovalec, je na tem področju še veliko dela, pri čemer si želi sodelovanja z gospodarstvom, kjer bi lahko raziskave in razvoj prenesli v prakso.
V magistrski nalogi ste obravnavali aktualno okoljsko problematiko sistemske onesnaženosti površinskih vod, kjer ste se osredotočili na fenolna onesnaževala v odpadnih vodah. Koliko so onesnaževala prisotna v vodnem okolju?
Dejstvo je, da živimo v čedalje bolj kemiziranih družbah. Sintetične organske kemikalije nam omogočajo visok življenjski standard in ženejo gospodarstvo. Težava se pojavlja, ker mnoge preko nezadostno očiščenih odpadnih vod prehajajo v naravne vode, kjer ne bi smele biti. Takrat zaželene kemikalije z dodano vrednostjo postanejo nenadoma nezaželene, tujki. Postanejo onesnaževala, ki slabšajo kemijsko in ekološko stanje vod. Po navadi so prisotne v sledovih, a so »tam zunaj« in jih je moč zaznati. Razvoj naprednih instrumentalnih tehnik v analizni kemiji nam omogoča zaznavanje čedalje več raznoraznih onesnaževal. Antibiotike, umetna sladila in druge vsakdanje sintetske spojine lahko zaznamo v najbolj neokrnjenem potoku. Neverjetno, a to je nova sedanjost. Organska onesnaževala se vežejo na sedimente, se bioakumulirajo v tkivih organizmov, razpadajo v sorodne spojine itd. Mnoge spojine imajo potencialno negativne učinke, pri ravno toliko ali še več pa učinki še niso znani.
Kako pa najpogosteje pride do fenolnih onesnaževal v vodah ter kakšne posledice ima to lahko na naravno okolje in človeka?
Vse to velja tudi za fenolna onesnaževala, ki so bila preučevana v nagrajenem delu. Fenoli močno izstopajo kot uporabne, a nevarne snovi in pomembna okoljska onesnaževala. Mednje spadajo fenol, kloro-, amino-, nitro-, alkil-, bisfenoli in podobne spojine. Še več. Strukturna podobnost omogoča pretvarjanje spojin iz ene v drugo. Večina jih razpade na osnovni fenol, kar pomeni, da je razumevanje njegove razgradnje izjemnega pomena. Fenoli so v bistvu »znani neznanci« ‒ Po eni strani spadajo med že konvencionalna onesnaževala, a po drugi strani še vedno vzbujajo veliko vprašanj in dvomov. So obsežna skupina industrijsko in procesno pomembnih kemikalij kljub znani mutagenosti nekaterih. Skoraj vedno so prisotni v odpadnih vodah, še posebej industrijskih, kjer so pogosto odgovorni za celokupno organsko onesnaženje. Njihovo prisotnost v okolju je potrebno zmanjševati, zato je razumevanje fenolov in razvoj ter optimizacija procesov njihovega odstranjevanja skrajno pomembno. Tudi moje delo opravlja majhne korake v to smer, saj poskuša pokazati, kako se lahko takšne probleme raziskuje celostno in multidisciplinarno. Takšno večplastno preučevanje je pot do razumevanja kemikalij izven proizvodnje oz. ko se jih neha uporabljati, kar bo nekoč omogočilo varno sobivanje z njimi.
Zakaj ste se odločili za to temo?
Velika motivacija za temo je bila orientiranost k multidisciplinarnosti in tudi širši pomen teme. Kemiki po eni strani sintetiziramo in apliciramo te sintetične spojine v industriji. Po drugi strani prevzemamo vse večjo družbeno odgovornost, da te kemikalije tudi iz okolja očistimo. Posledično se povečuje pomen »zelene kemije«, kemije okolja, znanosti o okolju – kemije, ki se ukvarja z odpadki in odsluženimi komponentami sintezne kemije. Tudi sam želim s svojimi znanji pripomoči k razvoju kemije okolja, saj je vključujoča, pravična in prevzema vse večjo poslanstvo pri trajnostnem razvoju. Poskuša vzpostaviti zelo pomembno ravnotežje med zdravo uporabo in omejevanjem nevarnih snovi. Opisano poslanstvo je bila motivacija mojega takratnega in tudi zdajšnjega znanstveno-raziskovalnega dela.
Verjetno se pri tem raziskovalci soočate s številnimi izzivi?
Da. Eden od izzivov je, katera orodja uporabiti. Obstaja veliko tehnologij, med katerimi so najbolj popularni napredni oksidacijski procesi. Večina jih je še v postopku razvoja, nekaj pa se jih tudi že uporablja v praksi. Težava je, da so mnoge tehnologije finančno obremenjujoče. Njihova uporaba ni obvezujoča in obenem ne ustvarjajo dobička, kar vzbuja majhno zanimanje v gospodarstvu. Ravno tako obstaja še veliko neznank in dvomov o učinkovitosti in varnosti, ko se takšne tehnologije aplicira na makro nivoju. Še več, kako narediti te tehnologije zelene in trajnostne, da same ne bi obremenjevale okolja? Veliko je treba še narediti in razmisliti na tem področju. Veliko se že dela, a postopati bi bilo treba hitreje.
Katere so ključne ugotovitve vaše magistrske naloge in kako lahko to pripomore k razvoju ustreznih tehnoloških rešitev za implementacijo v praksi?
Preučeval sem tri vrste naprednih oksidacijskih procesov, ki imajo že same po sebi velik aplikativni potencial ‒ ozonacijo, elektrokemijsko oksidacijo in fotokatalitsko razgradnjo s pritrjenim TiO₂-fotokatalizatorjem. Poleg tega sem preučeval tudi naravne transformacije fenolov. Vsi eksperimenti so bili izvedeni v modelnih reaktorjih, čeprav bi bilo idealno, da bi procese raziskali še v realnih sistemih. Omenjene tehnologije sem poskusil celostno ovrednotiti, saj so kljub popularnosti teh tehnologij študije precej omejene na spremljanje zgolj tarčnega odstranjevanja izhodnih spojin, npr. fenolov. Pri tem so največkrat prezrte neselektivne kemijske pretvorbe, ki so zaslužne za učinkovitost, a tudi tvorbo razgradnih produktov z včasih še večjo strupenostjo. Tega v praksi nočemo. Tukaj pridobijo pomen multidisciplinarne študije, saj nudijo sistematičen vpogled v procese tudi z vidika analizne kemije in ekotoksikologije. Tako postanejo študije tudi praktično bolj uporabne, saj poskusijo upravičiti ustreznost tehnologij z več vidikov. Moje delo vključuje vse omenjene vidike, kar je njegova dodana vrednost.
Kako ste pri raziskovalnem delu magistrske naloge sodelovali z gospodarstvom oziroma kako lahko raziskovalci in gospodarstvo sodelujete pri iskanju in implementaciji ustreznih tehnoloških rešitev?
Večina raziskovalcev in znanstvenikov v akademskem svetu, ki se ukvarjamo s kemijo okolja, vidimo v našem poklicu neko globlje poslanstvo. To stoletje naj bi minilo v znamenju okoljskega preobrata in t. i. zelenega prehoda, zato so znanosti o okolju perspektivne. Seveda, v tem smo, ker nas to izjemno zanima. Procesi v okolju so kompleksni, v skladu s tem pa tudi naše raziskave. Z našim delom izpopolnjujemo nove postopke in principe dela, ki so lahko uporabni tudi na drugih področjih, na primer v farmaciji, prehrambni industriji itd. Delo raziskovalcev, še posebej na fakultetah, pa je tudi izobraževanje in ozaveščanje študentov, ki bodo nekoč s svojim znanjem lahko veliko doprinesli ter bodo peljali ta razvoj dalje v podjetjih, raziskovalnih in regulatornih institucijah.
Kemija v gospodarstvu?
V Sloveniji postaja kemija okolja močno področje in vse več je zanimanja zanjo. Tudi v gospodarstvu, ki v tem vidi neko razvojno priložnost. Gospodarstvo je tisti sektor, ki bo dejansko študije udejanjil in jih prenesel iz manjših raziskovalnih laboratorijev najprej v pilotne, nato pa v proizvodnjo. Na primer, zeleni sektor industrije bo poskrbel za napredno čiščenje vod z razvitim postopkom, bo analiziral onesnaženost vod, izdeloval reaktorje ipd.
Rezultati nagrajenega dela so zanimivi tudi za kolege v gospodarstvu, saj se ukvarja s pogostimi industrijskimi onesnaževali, ki jih je treba nadzirati, vrednoti tehnologije čiščenja vod, ki vse bolj prodirajo v industrijo in na tržišča. Predstavlja metodologijo, ki omogoča celostno spremljanje mnogih izzivov, s katerimi se soočajo med procesom odstranjevanja fenolov. Na primer, rezultati bi lahko bili zanimivi za industrijske obrate, kjer se morebiti soočajo s težavo prevelikega fenolnega indeksa odpadnih vod ter za to iščejo ustrezne rešitve, obenem pa jim ni vseeno, kako strupene vode spuščajo naprej v okolje.
Je torej interes za povezovanje z gospodarstvom?
Vsekakor. Delo je bilo sicer omejeno na raziskovalne laboratorije v akademskem okolju, a menim, da lahko njegov odmev seže daleč. Sodelovanje je ključ do uspeha in tega bi si želel več. Več, kot nas je, več izzivov bomo premostili in bolj opaženi bomo. Posledično na fakulteti iščemo in sprejemamo partnerje iz industrije, kajti aplikativne študije, ki nastajajo v sodelovanju z gospodarstvom, imajo dodano vrednost in večji pomen. Le tako se znanje lahko hitreje prenese v prakso, kjer vse izjemne ideje in vložen trud zaživijo in upam, da bo tudi moje nagrajeno delo za nekoga uporabno.
Kaj pomeni prejem Saubermacherjeve okoljske nagrade za vašo nadaljnjo raziskovalno pot?
Pri delu sem usvojil ogromno praktičnih in teoretičnih znanj. Ne samo to. Premostitev težav, ki se pojavijo med raziskovalnim delom, vliva posamezniku samozavest, ki je vedno dobrodošla pri kariernem udejstvovanju. Praktična izvedba ni bila lahka, bila je polna izzivov in te so za vsakogar neizogibne med raziskovalnim delom. Če bi vedeli, kaj delamo, se ne bi imenovali raziskovalci. A izzivi so nova priložnost za učenje in spoznavanje. Da je odbor za Saubermacherjeve okoljske nagrade prepoznal moj trud in vrednost magistrskega dela, je izjemnega pomena, saj mi vliva dodatno suverenost pri prihodnjem udejstvovanju na področju znanosti o okolju − sedaj kot doktorski študent.
