Přirozené biologické procesy využívá při čištění vod kontaminovaných nebezpečnými pesticidy unikátní technologie, kterou vyvinuli vědci z Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci (CxI TUL). Uplatní se při čištění drenážních vod ze skládek obsahujících nebezpečné pesticidy. Skládky, jako pozůstatky po činnosti průmyslových podniků, jsou ekologickou zátěží po celé Evropě. Novou technologii liberecká univerzita poprvé použije na výsypce lomu Hájek na Karlovarsku u obce Hroznětín, kam bylo za socialismu navezeno na 3 000 tun lindanu, hexachlorcyklohexanů a dalších pesticidních látek. Stavební práce potrvají od letošního srpna do konce příštího roku. „Cílem projektu je zabránit rozšíření nebezpečných látek do okolí a povrchových vod,“ informoval mluvčí univerzity Radek Pirkl s tím, že v příštím roce bude tato technologie realizována i v polském Jaworznu, a to díky projektu Lifepopwat spolufinancovaného z evropského programu Life.
Díky umělým mokřadům ubude v přírodě pesticid ů Základem unikátní technologie, kterou na TUL pojmenovali Wetland+, je systém založený na sérii filtračních a sorpčních polí, ve kterých je železo a přírodní látky jako rašelina nebo biouhel. Podstatnou složkou je i uměle vytvořený mokřad. Podle vedoucího realizačního týmu projektu Lifepopwat profesora Miroslava Černíka z Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace TUL je velkou výhodou nové technologie to, že se obejde bez výstavby budov čističek a bez další zátěže prostředí, na rozdíl od řady jiných čistírenských metod, které využívají vysoké dávky chemikálií. „Je to pasivní, téměř bezúdržbová technologie, která může fungovat i desítky let bez dalšího zásahu člověka. Jen jednou za několik let je potřeba provést údržbu a případně doplnit železo do nádrží,“ přiblížil novou technologii profesor Miroslav Černík. Přidanou hodnotou je podle Pavla Hrabáka, člena realizačního týmu, i to, že technologie nenaruší, ale naopak vylepší ráz okolní krajiny. „Vybudované mokřadní systémy změní ráz krajiny, zvýší biodiverzitu a budou součástí přírody. Tento fakt nabývá na důležitosti, když si uvědomíme, že v sousedství se nachází chráněná oblast v rámci programu Natura2000, jako hnízdiště ptactva,“ upřesnil Pavel Hrabák.
Tři technologické stupně, rostliny vodu dočišťují Filtrační pole na výsypce bývalého lomu Hájek se budou rozkládat na rozloze 0,75 hektaru. Do nich bude samospádem přiváděna kontaminovaná voda z výsypky. Mokřadní systém má tři technologické stupně: oxidačně-redukční, sorpčně-biodegradační a mokřad. V první části filtračního pole dojde k sedimentaci kalů, odtud voda proteče do nádrží s železem, kde dochází k redukci HCH, pak do nádrže s rašelinou, kde dojde k sorpci a biodegradaci, nakonec do uměle vytvořeného mokřadu. Spojují se v něm tak přirozené přírodní procesy s nezávadnými chemickými. Chemické impulzy spočívají v použití železa, které se vodou vytékající ze skládky okysličuje, a upraví se tak pH a redox potenciál. Oxidaci železa známe jako rezivění. „Při tomto procesu se razantně redukují látky v jeho okolí a pesticidy nejsou výjimkou. Zkoumali jsme různé velikosti železa včetně nano- a mikroželeza a jako nejvhodnější se pro tyto účely ukázaly železné špony. Vytvoříme z nich průtokovou redukční bariéru, v níž se železo oxiduje a látky ve vodě redukují. Oxidace železa je prvotní podmínka pro to, aby se pesticidy odbouraly,“ vysvětluje profesor Černík. Doplňuje, že ve druhém stupni dochází k přirozené sorpci, vyzkoušeli různé druhy substrátů: rašelinu, štěpku, siláž, směs zemědělského odpadu, aktivní uhlí nebo biochar. Ve třetím stupni systému – na ploše mokřadu – využili vědci schopnost některých rostlin vstřebávat toxické látky. Vodu zde dočišťují mokřadní rostliny původního ekosystému. Jsou to třeba orobince, různé druhy rákosu či dřevin. „Funkce mokřadních rostlin spočívá především v biologických procesech probíhajících v kořenovém prostoru. V něm rostliny hostí mikroorganismy, které umějí pesticidy transformovat na neškodné látky,“ doplňuje profesora Černíka Pavel Hrabák. „A spoléháme na to, že si příroda pomůže sama, když jí dáme správné impulsy,“ dodává profesor Černík. Připomíná zároveň, že celý proces ověřování bude pod kontrolou České inspekce životního prostředí.
Na ověření technologie dohlíží mezinárodní konsorcium Filtrační pole s touto technologií se vybudují na výtoku drenážních vod z výsypky lomu Hájek na Karlovarsku. Státní podnik Diamo podle ředitele podniku Ludvíka Kašpara už zmiňovanou technologii ověřil ve spolupráci s CxI TUL a firmou Aquatest na menším filtračním poli s mokřadem v rámci pilotního pokusu v letech 2014–2019. Pozitivní výsledky tohoto pokusu, zpracovaná projektová dokumentace a vyřízené stavební povolení přispěly k tomu, že se na realizaci projektu podařilo získat finanční prostředky z Evropské unie z programu Life. „Připravenost lokality včetně všech povolení, které podnik Diamo za poslední tři roky získal, umožnilo v dubnu 2020 vypsat výběrové řízení na zhotovitele a zahájit přípravné práce na lokalitě. Vyvrcholení desetileté snahy nalézt optimální komplexní řešení sanace celé lokality se zúročilo i v podobě získání zdrojů z EU, které pomohou rychlejší realizaci opatření,“ uvedl Ludvík Kašpar. Náklady na ověření v této lokalitě, kterou spravuje odštěpný závod Správa uranových ložisek státního podniku Diamo, se odhadují na zhruba 18 milionů korun. Dohlížet bude mezinárodní konsorcium pod vedením liberecké univerzity. Kromě Diama jsou jeho dalšími členy společnost Photon Water Technology, Liberec, polský Hlavní hornický institut (Głowny instytut górnictwa), firma Serpol z Francie, dánská Universita v Aarhusu a město Jaworzno v Polsku.
Využití železa pro dekontaminaci vod není novinkou Na problematiku čištění vody se liberecká univerzita zaměřuje dlouhodobě. Podílela se nejen na vývoji dnes již známého způsobu čištění kontaminovaných podzemních vod za pomoci nanoželeza. Je spojována také s dalšími metodami, například využitím elektrického pole. K čištění vody se využívají mimo jiné i povrchově upravené nanočástice železa.
Výsledky mohou být zajímavé pro celou Evropu Práce na budování filtračního pole na výsypce lomu Hájek zahájil státní podnik Diamo a CxI začátkem srpna 2020, jako dodavatel stavby byla vybrána v soutěži firma Dekonta. Pokud se v Hájku a v Jaworznu potvrdí funkčnost technologie Wetland+, počítá TUL, že ji nabídne i dalším zemím. „Zájemců o naši technologii je potenciálně víc než dost, podobně skládky mají ve všech evropských zemích, odhaduje se, že těch velkých je okolo 40 a k tomu mnohem více menších a celkem je v nich uloženo okolo 250 000 tun lindanu a dalších pesticidních látek. Proto chceme v rámci projektu vybudovat také mnoho informačních kanálů pro předávání zkušeností potenciálním zájemcům,“ uvádí Miroslav Černík s tím, že právě jedním z cílů projektu je ověřenou a funkční technologii Wetland+ nabídnout a rozšířit i do dalších zemí.
Lindan se už nevyrábí, ale ještě škod í Lindan – gama izomer 1,2,3,4,5,6- -hexachlorcyklohexanu, chlorovaný cyklický uhlovodík – je bezbarvá krystalická látka. Do 70. let minulého století se vyráběl ve Spolaně Neratovice a hojně se používal jako insekticid v zemědělství nebo jako farmaceutická léčba při výskytu vší a svrabu. U lidí však lindan toxicky ovlivňuje nervový systém, játra a ledviny a může být karcinogenem. Jeho výroba s sebou navíc nesla velkou produkci odpadních pesticidních látek a fragmentů. Generoval se při ní až šestinásobek dalších HCH izomerů, nebezpečného odpadu, který je podobně škodlivý. Protože tento zbytkový odpad neměl takové jednoznačné účinky jako pesticid, ukládal se na různá a často nezabezpečená místa. Na dnes již uzavřené výsypce v lomu Hájek u Karlových Varů odhadují odborníci jeho množství na 3–5 tisíc tun! A to jsou látky, které s vodou z výsypky sice ne ve velkém množství, ale dlouhodobě vytékají a nevhodně ovlivňují životní prostředí, protože se dostávají do povrchových vodních zdrojů – potoků, řek či rybníků. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny přidala Lindan v roce 2009 na seznam Stockholmské úmluvy o persistentních organických polutantech, tedy látkách, které dlouhodobě setrvávají v životním prostředí a ohrožují lidské zdraví už při velmi malých koncentracích. /Jaroslava Kočárková/
