Češi vyvinuli metodu pro čištění odpadních vod od antibiotik. Pomůže fotokatalýza

Výsledky jedinečného výzkumu byly publikovány v sérii článků v prestižních vědeckých časopisech nakladatelství Elsevier a Americké chemické společnosti.

Znečištění vod antibiotiky představuje závažný problém. Antibiotika v odpadních vodách totiž můžou vést k rozvoji odolných kmenů bakterií a snižovat účinnost běžných biologických čistírenských procesů.

Tým pod vedením Jiřího Rathouského z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR zjistil, že odstraňování nežádoucích látek z vody pomocí fotokatalýzy je velmi účinná, a přitom ekologicky šetrná metoda.

Přestože fotokatalyzátory jsou známy od 80. let minulého století, jejich praktickému využití brání řada překážek. Odborníci nyní proto systematicky testovali různé druhy znečištění a vytvořili soubor poznatků, podle nichž lze určit vhodný typ fotokatalyzátoru pro konkrétní typ znečištěné vody, což umožňuje předpovědět účinnost procesu v reálných podmínkách.

Fotokatalýza je proces chemického rozkladu látek, který probíhá za přítomnosti fotokatalyzátoru a světelného záření. Principem je generace nosičů náboje v polovodičovém materiálu po absorpci fotonů světla. Když má světlo dostatečnou energii, dokáže v polovodičích vytvořit dvojici kladných a záporných nábojů, které v kontaktu s okolím produkují reaktivní částice.

Tyto částice následně rozkládají organické látky na jednodušší molekuly, a nakonec až na oxid uhličitý, vodu a minerální kyseliny. Během procesu se spotřebovává pouze světlo, zatímco fotokatalyzátor zůstává nezměněn a může se opakovaně použít.

„Ukázalo se, že fotokatalýza je především vhodná pro nižší koncentrace látek, které mají velký biologický účinek i při nízké koncentraci a které se obtížně odstraňují jinými metodami, což jsou například antibiotika či endokrinní disruptory neboli hormonálně aktivní látky,“ přiblížil Rathouský.

Vědci potvrdili, že fotokatalyzátory nejsou toxické, do vody se z nich neuvolňují žádné škodlivé látky a ani produkty vznikající při rozkladu škodlivých látek nejsou nebezpečné.

„Tímto výzkumem se snažíme vytvořit most, který překoná propast mezi laboratorním bádáním a praktickým využitím,“ poznamenala členka týmu Lenka Belháčová s tím, že v současné době vědci hledají partnery pro praktické využití technologie.

První jednání s krajským úřadem v severních Čechách již probíhají.

Výzkum má také velký potenciál zejména v jižních zemích s intenzivnějším slunečním zářením, jak potvrzuje i spoluautorka výzkumu, doktorandka Bukola Lois Ojobeová z Nigérie, která plánuje, že poznatky využije ve své domovské zemi.

Výzkumem se zabývali vědci v projektu AMULET (Advanced MUltiscaLe materials for key Enabling Technologies), který získal finanční podporu z Operačního programu Jan Amos Komenský ministerstva školství a je spolufinancován z fondů Evropské unie. Projekt vyvíjí tzv. multiškálové materiály s rozsáhlým aplikačním potenciálem – v elektrotechnice, lékařství či environmentálních technologiích.

Nejedná se navíc o první úspěšnou praktickou aplikaci fotokatalýzy týmu Centra pro inovace v oboru nanomateriálů a nanotechnologií. Před několika lety přišli badatelé s fotokatalytickým nátěrem, který umí velmi účinně a dlouhodobě čistit ovzduší od jedovatých látek.

Praktická měření se tehdy dělala v Legerově ulici v Praze, kde denně projedou desetitisíce aut. Z výsledků měření vyplynulo, že fotokatalytická technologie dokáže z ovzduší při dotyku s fotokatalytickými fasádami odstraňovat až 50 procent oxidů dusíku a ozonu.