Vysokou spotřebu vody v zoologických zahradách je možné považovat za ekologický i ekonomický problém. Nejen pro napájení, ale také na koupání zvířat a čištění klecí a výběhů je však voda nezbytná. Řešení nabízí umělý mokřad v kombinaci s pokročilou membránovou filtrací.
Nejstarší česká zoo v Liberci ročně spotřebuje zhruba 60 000 m3 vody a z toho asi polovinu tvoří voda pitná. Aby nekončila v kanalizaci, zajistí oběhové využívání vody v rámci projektu Life4Zoo, jehož koordinátorem je Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci (CXI TUL). Zájem o něj má i suchem ohrožená barcelonská zoologická zahrada. Tříletý projekt podpořený Evropskou unií a za přispění Ministerstva životního prostředí ČR pomůže zatím těmto dvěma zoo ve výrazném šetření vodou i zmírnění dopadu klimatických změn. Projekt je součástí širšího úsilí směrem k ochraně životního prostředí a udržitelnému hospodaření s přírodními zdroji. Hlavní roli v systému hraje umělý mokřad v kombinaci s pokročilou membránovou filtrací. Přípravy byly zahájeny vloni v září a blíží se zahájení stavebních prací. „Podstatná část nákladů (60 %) je hrazena z evropských peněz a přes 30 % hradí Ministerstvo životního prostředí ČR. My máme menší spoluúčast, se kterou nám pomáhá náš zřizovatel, tedy Liberecký kraj,“ říká mluvčí liberecké zoo Barbora Tesařová a podle hlavního koordinátora projektu Ing. Tomáše Lederera, Ph.D., z Oddělení technologie životního prostředí CXI TUL by měl cirkulární systém začít fungovat už letos na podzim. Je založen na přírodě blízkém systému (natural based system): uměle konstruovaný mokřad s vertikálním tokem, který vznikne v podmáčené roklince vedle výběhu levhartů, a pokročilá technologie na bázi membránové filtrace. Ta zabezpečí potřebné zoohygienické požadavky na kvalitu vody. Do mokřadu bude svedena znečištěná voda z bazénů zvířat v horní části zahrady, kterou obývají žirafy, tapíři, zebry a samice slona. „Naším hlavním cílem je úspora vody. V liberecké zoo pomůže nové řešení uspořit až polovinu původní spotřeby. Podle našich propočtů se jen v průběhu realizace projektu ročně ušetří až 40 000 m3 vody. Systém bude napájen obnovitelným solárním zdrojem energie, poběží zhruba devět měsíců v roce a denně se vyčistí až 240 m3 vody. Tím, že zahrada bude vodu z výběhů znovu používat a instalovaný systém bude napájený obnovitelným zdrojem elektrické energie, sníží výrazně provozní náklady. A také pomůže stabilizovat kapacitu místních zdrojů vody a nezávislost zoo na vnějších zdrojích vody,“ vysvětluje Tomáš Lederer.
Použitá voda nyní končí bez dalšího užitku v kanalizaci
Liberecká zoo využívá k napájení a mytí zvířat povrchovou vodu z nedalekého Labutího jezírka a z Jizerského potoka, k dispozici má také vodu z vlastních vrtů. V průběhu suchých letních dnů ale vody v jezírku ve spodní části zahrady ubývá. Navíc se její kvalita často zhoršuje tak, že ji zoo nemůže používat a musí sáhnout po dražší pitné vodě, jejíž roční spotřeba se pohybuje okolo 30 000 m3. „V současné době má jezírko díky početným srážkám plno vody s přijatelnou kvalitou. Ale na to se nemůžeme spolehnout. V posledních létech se vždy nejpozději v červenci kvalita vody výrazně zhoršila a hladina vody v jezírku klesla natolik, že jsme ji nemohli dále čerpat. Bylo ji tak zapotřebí i pro užitkové účely, jako je napájení či koupání zvířat, dotovat pitnou vodou z vodovodního řadu. Ta pak, bohužel, končí v kanalizaci. Projekt, který slibuje vracení použité vody do oběhu, je správným krokem k ekonomičtějšímu i ekologičtějšímu hospodaření s vodou,“ přiblížila situaci Barbara Tesařová.
Umělé mokřady jako demonstrační projekt
Umělé mokřady se pro čištění odpadních vod ve vhodných lokalitách používají mnoho let a vědecké týmy CXI TUL je využívají i v jiných projektech, například při čištění vod kontaminovaných pesticidy na Karlovarsku. Podstatu tvoří nepropustné vrstvy (fólie), na které se zakomponuje vlastní lože mokřadu vytvořené například kamenivem či jinou podobnou náplní, případně i organickým substrátem a na povrch se potom zasadí běžné mokřadní rostliny, třeba orobinec, sítina nebo různé druhy rákosu. Protože hlavní cirkulární systém jde přes mokřad, budou tudy proudit i všechny vody z výběhů a klecí. Zde se přečistí od hrubých biologických částic, včetně fekálií. „Funkce mokřadních rostlin spočívá především v biologických procesech probíhajících v kořenovém prostoru. V něm rostliny hostí mikroorganismy, které umějí tyto složky odstranit,“ vysvětluje doktor Lederer. Umělý mokřad kombinuje procesy koagulační filtrace a biologického čištění v přirozeném biofilmu a s výjimkou zimy poskytuje vysokou účinnost při odstraňování organického i dusíkatého znečištění. Je to systém pasivní, nevyžaduje tedy prakticky žádnou údržbu a může fungovat léta bez zásahu člověka. Při instalaci funkčního předčištění lze odstranit nerozpuštěné látky. Člověk se vlastně může spolehnout na to, že si příroda pomůže sama, když dostane správné impulsy. Celý systém bude podle doktora Lederera nenáročný na obsluhu, aby vše zvládli zaměstnanci zoo a systém fungoval i po skončení projektu. „Life4Zoo je projekt demonstrační a spočívá v tom, že nakombinujeme známá řešení a použijeme je v nových podmínkách zoologických zahrad. Tyto technologie jsou v jednotlivostech známé. Méně používané jsou ale jejich kombinace. Moderním řešením je v tomto případě kombinace uměle konstruovaného mokřadu a komplexní technologie membránové filtrace, která je v celém recirkulačním systému pojistkou pro zajištění zoohygienických požadavků dovolující recyklaci vody v rámci celé zoo. My v principu používáme tyto existující technologie novým způsobem aplikovaným do prostředí zoologických zahrad,“ říká RNDr. Petr Kvapil, Ph.D., výkonný ředitel společnosti Photon Water, která s libereckou zoo dlouhodobě spolupracuje a je jedním z iniciátorů projektu. Podílela se také na návrhu technologie a společně s CXI TUL se bude během doby trvání projektu podílet na uvádění celého systému do provozu, na monitoringu a také na rozšiřování a replikacích demonstrovaného řešení v rámci zoologických zahrad v EU.
Dvoustupňový filtrační systém s hygienizací bez chemie
Poté, co je voda v umělém mokřadu zbavena organického i dusíkatého znečištění, je ve druhém stupni systému nasazena membránová technologie, která dočistí vodu do potřebné kvality, aby ji bylo možné použít i pro napájení zvířat. „Jedná se o standardní polymerní ultrafiltrační membrány, které zachytí vše, co je nerozpuštěné. Abychom odstranili bakterie i viry, použijeme membrány pod hranicí 50 nm,“ upřesňuje doktor Lederer s tím, že poslední fází před návratem vody do oběhu je její hygienizace. Voda určená pro napájení zvířat po přefiltrování přes ultrafiltrační membránu směřuje do UV trubic, kde se ultrafialové záření postará o zbytkové mikrobiální očištění (od bakterií, cyst a virů). „Je to běžný a bezpečný způsob dezinfekce vody, při kterém se zahubí až 99,99 % všech bakterií a virů, jako například koliformní bakterie, Escherichia coli či enterokoky,“ konstatuje Tomáš Lederer.
Model pro udržitelnou správu vodních zdrojů
Projektová dokumentace systému byla dokončena a stavební práce chce zoo podle manažerky projektu Mgr. Lenky Čápové zahájit letos v dubnu. Je potřeba připravit potrubí a vybudovat mokřadní systém. Systém postupně obsáhne celou zoo, ale návštěvníci ho neuvidí, protože bude prakticky celý pod zemí. Jediné, co bude k vidění, bude nový mokřad osázený mokřadními rostlinami. „V současné době je vyhlášeno výběrové řízení na dodavatele stavby, v únoru už proběhla prohlídka místa plnění, začátkem března byl ukončen termín podání nabídek a nyní běží odvolací smlouvy. Předpokládáme, že začátkem dubna by se mohlo předávat staveniště,“ informovala Lenka Čápová a zároveň přiblížila další krok zoo k efektivnímu hospodaření s vodou, který souvisí s rekonstrukcí pavilonu a výběhu žiraf. Zdvojnásobí se jeho vel ikost a ve výběhu vznikne nové jezírko. „Oživí se výběh a vytvoříme zde další poměrně velkou plochu pro napájení zvířat. Nové jezírko chceme do tohoto unikátního vodohospodářského cirkulačního systému také zapojit. Počítáme, že v rekonstruovaném pavilonu budou i zásobníky na jímání dešťové vody a do budoucna bychom chtěli každou rekonstrukci pavilonů přizpůsobit tomu, abychom mohli z jejich střech poměrně čistou dešťovou vodu jímat a dál využívat. To ale nespadá do projektu Life4Zoo a tento záměr by byl předmětem dalších projektů,“ přibližuje nejbližší vize zoo Lenka Čápová.
Zájem má i zoo v Barceloně
Zájem o cirkulační systém projevila i zoo Barcelona, která je zhruba stejně velká jako ta liberecká, ale problém s vodou ji trápí ještě více. „Barcelonská zoo projevila velký zájem o spolupráci na vyřešení znovuvyužívání vody. Problém s nedostatkem vody je tam obrovský. Počítáme s tím, že obdobný systém začne fungovat přibližně ve stejnou dobu jako v Liberci,“ uvádí Tomáš Lederer s tím, že i barcelonská zoo již vypsala výběrové řízení na generálního dodavatele. Kruhový systém hospodaření s vodou v zahradě katalánské metropole bude podle něj menší, ale ověří se v něm inovativní vylepšení mokřadů s vertikálním průtokem. Využity budou dva stojaté válce (kolony) naplněné pískem, z nichž jeden bude uměle provzdušňován, aby vytvořil lepší podmínky pro narůstání biofilmu mikroorganismů pro čištění organických nečistot i dusíkatých látek. „Jedná se o pilotní projekt u dvou výběhů, který ověří správnost konceptu,“ konstatuje Tomáš Lederer s tím, že zoologická zahrada v první fázi ušetří asi 5 % své roční spotřeby, což je přibližně 2 000 m3. Vodu by tamní chovatelé použili jako užitkovou pro závlahy nebo čištění výběhů. Na realizaci opatření v barcelonské zoo spolupracují CXI TUL i společnost Photon Water nejen s městskou organizací, pod kterou zahrada spadá, ale zejména s Universitat de Girona a Fundació Solidaritat UB — Universitat de Barcelona.
Liberecká univerzita se čištění vod věnuje dlouhodobě
Podle Tomáše Lederera je Life4Zoo primárně zaměřen na návštěvnická centra typu zoo, avšak vyvíjená koncepční opatření jsou přenositelná i do sportovních a zábavních areálů, parků, botanických zahrad a dalších obdobných míst. „Očekáváme, že tento projekt bude sloužit jako model pro udržitelnou správu vodních zdrojů v návštěvnických areálech nejen v České republice, ale i v celé Evropě,“ říká. Na problematiku čištění vody se liberecká univerzita zaměřuje dlouhodobě. Podílela se mimo jiné na vývoji dnes již známého způsobu čištění kontaminovaných podzemních vod za pomoci nanoželeza včetně podpory elektrickým polem. Je spojena také s dalšími metodami, jako jsou biofilmové systémy a vývoj textilních nosičů biomasy nebo různé oxidační metody. Prosazuje se už i v zahraničí. Kromě barcelonské zoo realizuje tým CXI TUL v polském Jaworznu unikátní technologii Wetland+, která dokáže z vody odstranit toxické chlorované látky. Liberečtí vědci spolupracují v oblasti environmentálních technologií mimo již zmiňovanou společnost Photon Water dále například s firmami Diamo, Prp-Aqua CZ, Envi-Pur, EPS biotechnology, IPR Aqua, Dekonta, SčVK, PVK a dalšími. /Jaroslava Kočárková/
