Jedn膮 z metod odzyskiwania fosforu jest adsorpcja, czyli proces wi膮zania cz膮steczek fosforu na powierzchni zastosowanego materia艂u, a nast臋pnie desorpcja, czyli ponowne uwalnianie. Proces adsorpcji jest od lat wykorzystywany do usuwania zanieczyszcze艅 w Sekwencyjnych Systemach Sedymentacyjno Biofiltracyjnych i Oczyszczalniach Mokrad艂owych, czyli tzw. Rozwi膮zaniach Bliskich Naturze. Systemy opracowywane przez zesp贸艂 z Katedry UNESCO Ekohydrologii i Ekologii Stosowanej, Uniwersytetu 艁贸dzkiego wykorzystuj膮 ska艂y dolomitowe, kt贸re dzi臋ki du偶ej zawarto艣ci wapnia, s膮 w stanie wi膮za膰 jony fosforanowe. Dzi臋ki licznym pracom wdro偶eniowym m.in. w ramach projektu EH-REK (www.artur贸wek.pl) uda艂o si臋 okre艣li膰, 偶e pomimo wysokiej skuteczno艣ci w pocz膮tkowym okresie funkcjonowania, bariery dolomitowe musz膮 by膰 wymieniane aby utrzyma膰 ich potencja艂. M.in. z tego wzgl臋du zdecydowano si臋 rozpocz膮膰 poszukiwania nowego materia艂u zdolnego do usuwania zanieczyszcze艅 fosforanowych. Wst臋pne badania wykaza艂y, 偶e keramzyt posiada w艂a艣ciwo艣ci, kt贸re mog膮 zwi臋kszy膰 efektywno艣膰 barier, jednak sam w sobie nie jest dobrym adsorbentem dla fosforu.
Dlatego, w ramach projektu Inkubator Innowacyjno艣ci 2.0, zesp贸艂 ekohydrolog贸w z Uniwersytetu 艁贸dzkiego pod kierunkiem mgr. Paw艂a Jarosiewicza opracowa艂 preparat BioKer, czyli lekkie kruszywo zdolne do usuwania zanieczyszcze艅 fosforanowych. Rdzeniem dla wynalazku sta艂 si臋 keramzyt, jednak ca艂y potencja艂 adsorpcyjny zosta艂 zamkni臋ty w otoczce biopolimerowej uzupe艂nionej jonami wapnia. W trakcie prowadzonych bada艅 wykorzystano infrastruktur臋 Stacji Terenowej Wydzia艂u Biologii i Ochrony 艢rodowiska Uniwersytetu 艁贸dzkiego w Tre艣cie, co umo偶liwi艂o m.in. przetestowanie barier w skali rzeczywistej w sztucznym strumieniu rzep艂ywaj膮cym przez Stacj臋. W trakcie test贸w wykazano, 偶e opr贸cz procesu adsorpcji na powierzchni preparatu BioKer, uwalniane do otoczenia jony wapnia s膮 w stanie str膮ca膰 fosforany, tworz膮c trudnorozpuszczalny osad. Po艣rednim celem projektu by艂o r贸wnie偶 uzyskanie mo偶liwo艣ci odzyskiwania fosforu, jako sk艂adnika nawozowego, co wykazano na podstawie hydroponicznej hodowli szpinaku. Doniczki, kt贸re zosta艂y uzupe艂nione preparatem BioKer, po odzyskaniu fosforu z wody, cechowa艂y si臋 szybszym wzrostem w stosunku do kontroli.
Wp艂yw na otoczenie
Projekt pozwoli艂 na opracowanie materia艂u zdolnego do usuwania jon贸w fosforanowych z w贸d powierzchniowych oraz jednocze艣nie pozwalaj膮cego na ponowne wykorzystanie fosforu. W 艣wietle kurcz膮cych si臋 zasob贸w tego pierwiastka oraz jego negatywnego wp艂ywu na ekosystemy wodne, wynalazekma znaczenie dla osi膮gniecia zr贸wnowa偶onego rozwoju.
G艂贸wne zalety danego rozwi膮zania, technologii, wynik贸w projektu
Opracowany preparat jest lekki oraz posiada nieograniczon膮 mo偶liwo艣膰 modyfikacji, co udowodniono m.in.dodaj膮c do jego otoczki sole lantanu, kt贸re dodatkowo zwi臋kszy艂y efektywno艣膰 w usuwaniu fosforan贸w. Inne zwi膮zki dodane do otoczki pozwalaj膮 na usuwanie zanieczyszcze艅 organicznych, takich jak pestycydy, jednak nadal potrzeba dodatkowych prac aby w pe艂ni oceni膰 efektywno艣膰 tego zastosowania.
Z punktu widzenia komercjalizacji, podstawowym celem projektu by艂o uzyskanie trwa艂ego produktu ze zwi臋kszon膮 efektywno艣ci膮 w zakresie usuwania zanieczyszcze艅 fosforanowych. Cel ten zosta艂 zrealizowany poprzez opracowanie wariantu wynalazku zdolnego do usuwania jon贸w fosforanowych, o efektywno艣ci 96% przy st臋偶eniu 2 mg P-PO4/L, co stanowi bardzo wysoki wska藕nik w por贸wnaniu do tradycyjnie stosowanych materia艂贸w w Rozwi膮zaniach Bliskich Naturze. Badane w projekcie ska艂y dolomitowe usuwa艂y maksymalnie 51%.
Zastosowanie komercyjne wynik贸w projektu
Preparat BioKer mo偶e by膰 stosowany jako wymienne bariery do usuwania zanieczyszcze艅 fosforanowych samodzielnie lub jako element wi臋kszego systemu doczyszczania w贸d powierzchniowych. Obecnie trwaj膮 prace nad zwi臋kszeniem efektywno艣ci materia艂u w usuwaniu pestycyd贸w, co w przysz艂o艣ci pozwoli r贸wnie偶 na zastosowanie go w miejscach gdzie dochodzi do uwalniania si臋 tych zwi膮zk贸w do 艣rodowiska.
Typ wsp贸艂pracy z otoczeniem spo艂eczno鈥揼ospodarczym
W trakcie trwania projektu sfinalizowana zosta艂a umowa komercjalizacyjna pomi臋dzy Uniwersytetem 艁贸dzkim a firm膮 Advanced Pro-Environmental Remediation Solutions (APRS). Preparat BioKer, zaledwie w ci膮gu 3 lat od opracowania znalaz艂 si臋 w .
Status IP
Zg艂oszenie patentowe
Co umozliwi艂 nam udzia艂 w projekcie
Jako oddzielny element projektu warto podkre艣li膰 promocj臋 wynalazku oraz osi膮gniecia takie jak z艂oty medal podczas mi臋dzynarodowych targ贸w wynalazczo艣ci w Pary偶u (Concourse Lepin) oraz srebrny medal podczas targ贸w w Katowicach (Mi臋dzynarodowe Targi Intarg). Dzi臋ki powy偶szym osi膮gni臋ciom opracowany produkt szybko odnalaz艂 potencjalnych inwestor贸w a idea odzyskiwania fosforu z zanieczyszczonych rzek mia艂a szans臋 opu艣ci膰 艣ciany laboratorium i pow臋drowa膰 艣cie偶k膮 komercjalizacji.
O uczestnikach projektu
Mgr Pawe艂 Jarosiewicz jest doktorantem w Katedrze UNESCO Ekohydrologii i Ekologii Stosowanej na Wydziale Biologii i Ochrony 艢rodowiska, U艁. W swoich badaniach skupia si臋 na analizie dynamiki wyst臋powania zanieczyszcze艅 pestycydowych oraz zwi膮zk贸w fosforu w zlewniach rolniczych, a tak偶e tworzeniu rozwi膮za艅 ekohydrologicznych, kt贸re ograniczaj膮 presj臋 zanieczyszcze艅 na ekosystemy wodne. W swoim dorobku posiada dwa zg艂oszenia patentowe oraz jest wsp贸艂autorem 10 publikacji naukowych. Mgr Jarosiewicz rozwija obecnie wsp贸艂prac臋 z Water Research Institute CNR we W艂oszech w zakresie analizy bakterioplanktonu rzecznego z wykorzystaniem nowoczesnych technik molekularnych.
Prof. dr hab. Maciej Zalewski jest dyrektorem Europejskiego Regionalnego Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk oraz za艂o偶ycielem Katedry UNESCO Ekohydrologii i Ekologii Stosowanej, a tak偶e jej poprzednim kierownikiem. Tw贸rca koncepcji ekohydrologii oraz wieloletni ekspert Mi臋dzyrz膮dowego Programu Hydrologicznego UNESCO w zakresie zarz膮dzania zasobami wodnymi. Zgodnie z raportem bazy Mendeley z 2021 roku Profesor Zalewski znajduje si臋 w grupie 2% najcz臋艣ciej cytowanych naukowc贸w na 艣wiecie. Autor ponad 170 publikacji naukowych.