Forskare vid Chalmers har utvecklat en ny metod som enkelt kan rena förorenat vatten med hjälp av ett cellulosabaserat material. Upptäckten kan få betydelse för länder med dålig vattenrening, och motverka det omfattande problemet med textilindustrins utsläpp av giftiga färgämnen.

Rent vatten är en förutsättning för vår hälsa och livsmiljö, men långt ifrån en självklarhet för alla. Idag lever över två miljarder människor med begränsad eller obefintlig tillgång till rent vatten enligt WHO.

Den här globala utmaningen står i centrum för en forskargrupp på Chalmers, som har utvecklat en metod för att enkelt och smidigt ta bort föroreningar från vatten. Gruppen, som leds av Gunnar Westman, biträdande professor i organisk kemi, fokuserar på nya användningsområden för cellulosa och träbaserade produkter och är en del av Wallenberg Wood Science Center.

Forskarna har byggt upp gedigen kunskap om nanokristaller av cellulosa – och det är här nyckeln till vattenreningen ligger. Dessa ytterst små nanopartiklar har nämligen en enastående absorptionsförmåga, som forskarna nu har hittat ett sätt att ta vara på.

– Vi har tagit ett unikt helhetsgrepp om de här cellulosananokristallerna, och granskat egenskaper och möjliga användningsområden, säger Gunnar Westman. Nu har vi skapat ett biobaserat material, en form av cellulosapulver med utmärkta reningsegenskaper som vi kan anpassa och modifiera beroende på vilka typer av föroreningar som ska tas bort.

I en studie, som nyligen publicerades i den vetenskapliga tidskriften Industrial & Engineering Chemistry Research, visar forskarna hur giftiga färgämnen kan filtreras bort från avloppsvatten med hjälp av metoden och materialet som gruppen har utvecklat. Forskningen har skett i samarbete med Malaviya National Institute of Technology Jaipur i Indien, där föroreningar från färgämnen i textilindustrins avloppsvatten är ett omfattande problem.

Reningen kräver varken tryck eller värme, och utnyttjar solljus för att katalysera processen. Gunnar Westman liknar metoden vid att hälla hallonsaft i ett glas med riskorn, som suger upp saften så att vattnet återigen blir genomskinligt.

– Tänk dig ett enkelt reningssystem, som en bärbar låda som kopplas på avloppsröret. När det förorenade vattnet passerar filtret med cellulosapulver absorberas föroreningarna, och solljuset som släpps in i reningssystemet gör att de bryts ned snabbt och effektivt. Det är ett kostnadseffektivt och enkelt system att sätta upp och använda och vi ser att det skulle kunna göra stor nytta i länder som idag har dålig eller obefintlig vattenrening.

Indien är ett av flera länder i Asien med en omfattande textilproduktion, där stora mängder färgämnen släpps ut i sjöar, floder och vattendrag varje år. Konsekvenserna för människor och miljö är allvarliga. Färgämnena innehåller kemikalier och tungmetaller som kan ge människor hudskador vid direktkontakt och ökar risken för cancer och organskador när de giftiga ämnena kommer in i näringskedjan. Naturen drabbas på flera sätt, bland annat försämrar föroreningarna fotosyntesen och växters tillväxt.

Att göra fältstudier i Indien är ett viktigt nästa steg och Chalmersforskarna stöttar nu sina indiska kollegor i arbetet för att några av landets småskaliga industrier ska få testa metoden i verkligheten. Hittills har laboratorietester med industrivatten visat att mer än 80 procent av färgföroreningarna försvinner med den nya metoden och Gunnar Westman ser goda möjligheter att kunna öka reningsgraden ytterligare.

– Att gå från utsläpp av helt orenat vatten till att få bort 80 procent av föroreningarna är en enorm förbättring, och innebär betydligt mindre förstörelse av naturen och skador för människor. Med optimering av pH och reningstid ser vi dessutom en möjlighet att förbättra processen ytterligare, så att vi kan få fram både bevattnings- och dricksvatten. Det vore fantastiskt om vi kan hjälpa dessa industrier att få en vattenrening som fungerar, så att människor i omgivningarna kan använda vattnet utan att riskera sin hälsa.

Gunnar Westman ser även stora möjligheter att använda nanokristaller av cellulosa för rening av andra vattenföroreningar än färgämnen. I en tidigare studie visade forskargruppen att föroreningar av så kallat giftigt sexvärt krom, som är vanligt i avloppsvatten från gruv- och metallindustrier, framgångsrikt kunde avlägsnas med ett liknande cellulosabaserat material. Gruppen undersöker också hur forskningsområdet kan bidra till rening av antibiotikarester.

– Det finns stor potential att hitta goda vattenreningsmöjligheter med det här materialet och utöver den grundkunskap vi har byggt upp på Chalmers är en viktig nyckel för att lyckas den samlade kompetens som finns inom Wallenberg Wood Science Center.

Filed under: SvenskTeknik