Unikátní technologie Wetland+, kterou před dvěma lety vyvinul vědecký tým Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci (CXI TUL) v rámci evropského projektu LIFEPOPWA T, využívá chemické a biologické procesy při čištění vod kontaminovaných nebezpečnými pesticidy. Technologie se využije při čištění drenážních vod ze skládek pesticidů, s kterými se jako s vážnou ekologickou zátěží po dřívější činnosti potýká prakticky celá Evropa.
Základem technologie Wetland+ je systém založený na sérii reaktivních a sorpčních polí, ve kterých je železo jako reaktant a přírodní látky, jako je rašelina. Významnou složkou systému je uměle vytvořený mokřad. Podle vedoucího realizačního týmu a ředitele CXI TUL profesora Miroslava Černíka je velkou výhodou nové technologie, že se obejde bez výstavby klasických čističek odpadních vod, které využívají vysoké dávky chemikálií, a tím výrazně sníží zátěž životního prostředí.
„Je to pasivní, téměř bezúdržbová technologie, která může fungovat i desítky let bez podstatného lidského zásahu. Jen jednou, dvakrát za rok je potřeba provést údržbu a po několika letech případně doplnit železo do nádrží,“ přiblížil novou, výrazně levnější technologii profesor Černík.
Přidanou hodnotou je podle člena realizačního týmu Jana Němečka také to, že technologie nenaruší, ale naopak vylepší ráz okolní krajiny. „Vybudované mokřadní systémy změní ráz krajiny, zvýší biodiverzitu a stanou se součástí přírody,“ upřesnil Jan Němeček.
Úspěšné testování s 97% účinností
Technologie byla úspěšně vyzkoušena na výsypce lomu Hájek na Karlovarsku u obce Hroznětín v rámci evropského projektu LIFEPOPWAT, který realizují společně s CXI TUL i státní podnik Diamo a společnost Photon Water Technology. V této lokalitě, kam byly v minulém režimu navezeny tisíce tun lindanu, hexachlorocyklohexanů (HCH) a dalších zdraví škodlivých pesticidních látek (vznikaly při výrobě v neratovické Spolaně), byl na rozloze 0,75 ha v září 2021 vytvořen systém reaktivních a sorpčních polí, do kterých je samospádem přiváděna kontaminovaná voda z výsypky.
Zkušební provoz byl úspěšný a nyní se zde pomocí metody Wetland+ čistí voda s účinností až 97 % při odbourávání HCH.
Mokřadní systém má tři technologické stupně: oxidačně-redukční, sorpčně-biodegradační a mokřad. V první části dochází 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 je dovedena do uměle vytvořeného mokřadu. V technologii se spojují přirozené přírodní procesy s nezávadnými chemickými reakcemi.
Chemické impulzy spočívají v použití železa, které se vodou vytékající ze skládky okysličuje. Dochází tak k úpravě pH a redox potenciálu [oxidačně-redukční potenciál — charakterizuje přítomnost oxidačních nebo redukčních látek v kapalině — pozn. red.].
Ve druhém stupni dochází k přirozené sorpci s použitím různých druhů substrátů, jako je rašelina, štěpka, siláž, směs zemědělského odpadu, aktivní uhlí nebo biochar [rostlinné uhlí vyrobené z dřevní biomasy — pozn. red.].
Ve třetím stupni systému — na ploše mokřadu — využili vědci schopnost některých rostlin odbourávat 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 profesor Černík s tím, že vědci spoléhají také na to, že si je příroda schopna pomoci i sama, pokud dostane správné impulsy.
Wetland+ se aplikuje i v Polsku
Metoda, která má z hlediska ochrany životního prostředí velký význam, se vedle Hájku aplikuje i v Polsku. Liberecký tým ve spolupráci s Photon Water Technology instaloval experimentální zařízení s průtokem 150 l/hod v oblasti polského Jaworznu.
„Skládka v Jaworznu je oproti Hájku menší svou rozlohou, ale množstvím skladovaných látek ho mnohonásobně převyšuje. Je tam přes 37 000 t toxického a potenciálně karcinogenního lindanu a desítky tisíc tun dalších toxických odpadů z chemické výroby. Celkem je to 195 000 t toxického odpadu, což představuje více než 500 000 m3 kontaminované zeminy. Jsou to mimo jiné látky ze seznamu perzistentních organických polutantů, které jsou uvedeny ve Stockholmské úmluvě podepsané v roce 2001. Ty se od té doby nesmějí používat, ale v životním prostředí jich jsou stovky tisíc tun,“ říká profesor Černík.
V současné době se na polské lokalitě v testovacím režimu pomalu navyšují koncentrace pesticidů ve vstupní vodě. Účinnost se pohybuje kolem 85 % a podle profesora Černíka vědci očekávají stejnou účinnost jako v Hájku na Karlovarsku.
Znečištění vod je mezinárodní problém
Sanace zeminy za použití standardních metod je v případě lokalit, jako jsou Hájek a Jaworzno, spojena s obrovskými finančními náklady, a je proto velmi obtížně realizovatelná. Řešení nabízí právě unikátní, levná a k přírodě šetrná metoda. Cílem polské fáze projektu je navrhnout pro Jaworzno projekt funkčního zařízení s technologií Wetland+ ve velkém měřítku i s ohledem na to, že znečištěné vody nerespektují hranice států.
Jak zdůrazňuje zástupce Městského úřadu v Jaworznu a člen týmu LIFEPOPWAT Marcin Tosza, poskytne mezinárodní spolupráce v rámci projektu důležité informace o možnosti využití filtračních systémů a mokřadu k úpravě znečištěných vod v Jaworznu i v dalších evropských lokalitách. „Již mnoho let se zabývám problémem nebezpečného odpadu nahromaděného v údolí řeky Wąwolnica v Jaworznu, kde se vzhledem k umístění kontaminovaných míst a dlouholetému zanedbávání souvisejícímu se špatnými a neúčinnými právními předpisy v Polsku, znečištění nebezpečně rozšířilo,“ říká s tím, že oblast bývalého chemického závodu Organika-Azot patří mezi zdroje průmyslového znečištění, tzv. průmyslový hot spot.
Její negativní vliv se podle něj neomezuje jen na danou lokalitu, ale má přeshraniční rozměr. „Silně znečištěné vody vytékající ze skládky se totiž vlévají do řeky Wąwolnica a odtékají dál. Obzvláště nebezpečné jsou i pro Baltské moře,“ varuje Tosza.
Autoři metody jednají s dalšími státy
Projekt LIFEPOPWAT podpořený z evropského projektu LIFE má rozpočet 80 milionů korun. Více než polovina nákladů je hrazena z evropských fondů, 17 % nákladů českých účastníků pokrylo Ministerstvo životního prostředí ČR, částkou 240 tisíc Kč přispěl na přípravu projektu Liberecký kraj. Zbytek hradí účastníci konsorcia, kterými jsou kromě CXI TUL státní podnik DIAMO, Photon Water Technology, polský Hlavní hornický institut (Głowny instytut górnictwa), firma SERPOL z Francie, dánská Universita v Aarhusu a město Jaworzno.
„V rámci projektu už jednáme s potenciálními zákazníky ve Francii, Španělsku a Portugalsku o nasazení této technologie a rýsuje se také další lokalita v České republice. Zájem o naši technologii jsme předpokládali. Podle průzkumů je na území Evropy podobně velkých skládek s pesticidními látkami okolo 40 a další desítky nebo spíše stovky menších. Odhaduje se, že v Evropě a ve státech bývalého Sovětského svazu je to minimálně 250 000 t lindanu a dalších pesticidních látek. Proto jsme v rámci projektu vybudovali mnoho informačních kanálů pro předávání zkušeností těmto potenciálním zájemcům. Věřím, že jich bude přibývat, protože naše metoda na základě vyhodnocených výsledků dává do budoucna reálnou šanci vyčistit pomocí plnohodnotných sorpčních a mokřadních systémů kontaminované vody s přiměřenými finančními náklady, a co je neméně důležité, bez zatížení životního prostředí chemikáliemi,“ konstatuje profesor Černík.