Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Polsko-niemiecki sposób na recykling wody i detergentów w pralniach

Recommended Posts

Pomysł polsko-niemieckiego konsorcjum przyniesie oszczędności i zmniejszy zanieczyszczenie środowiska. W projekcie REWARD uczestniczą naukowcy z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej.

W pralniach przemysłowych na 1 kg suchych tekstyliów zużywa się do prania nawet 10 litrów wody i 6 g środków piorących – opowiada dr hab. inż. Maciej Szwast, kierujący pracami zespołu z PW. W pralniach, które dziennie piorą 15 ton tekstyliów (zwłaszcza pościel hotelowa i szpitalna, odzież robocza i szpitalna), dzienne zużycie wody sięga nawet 150 tys. litrów, zaś zużycie środków piorących (piorące, zmiękczające, wybielające) około 90 kg. Powstaje zatem duża objętość ścieków zanieczyszczonych tymi chemikaliami, ale również wszystkim tym, co na pranych tekstyliach było.

Nawet 15 razy mniej

Polsko-niemiecki zespół chce odzyskiwać większość wody zużywanej w czasie prania, a przy okazji, o ile będzie to możliwe, także część środków piorących. Odzyskana woda mogłaby wracać do procesu prania (na etapie prania wstępnego), a detergenty – zmniejszać ilość dodawanych nowych środków piorących do kolejnych cykli prania.

Oczywiście w takiej technologii powstaje strumień ścieków, ale nie jest to już 150 tys. litrów dziennie, tylko na przykład 10 – 20 tys. – zaznacza dr hab. inż. Maciej Szwast. Jest to duża oszczędność wody dla zakładu, mniejszy zrzut ścieków i oczywiście duża korzyść dla środowiska naturalnego.

Nowość

Jak to się odbywa? Członkowie konsorcjum postanowili wykorzystać proces zintegrowany składający się z filtracji membranowej oraz indukcji dipoli.

W filtracji membranowej wykorzystujemy nasze własne membrany mikro-/ultrafiltracyjne – są to materiały filtracyjne (trochę coś na wzór sitka) o otworach na poziomie ułamków (nawet setnych części) mikrometra – wyjaśnia dr hab. inż. Maciej Szwast. Przez membranę przepływa woda wraz z rozpuszczonymi w niej związkami, w tym środkami piorącymi. Natomiast zatrzymywane są elementy, które są większe niż pory (otwory) w membranie – czyli w szczególności cząstki stałe tworzące brud, a także tłuszcze i białka (w szczególności tworzące micele ze środkami piorącymi).

Tak uzyskany filtrat można ponownie użyć w procesie prania.

Indukcja dipoli to metoda znana głównie w przemyśle metalurgicznym – tłumaczy dr hab. inż. Maciej Szwast. Tu specjalnej konstrukcji elektroda nadaje cząstkom stałym (w naszym przypadku włókienkom tekstyliów lub cząstkom brudu) ładunek elektryczny, dzięki czemu tworzą one większe aglomeraty, co pozwala je łatwiej zatrzymywać na membranie.

Jak zaznacza naukowiec z Politechniki Warszawskiej, moduły membranowe od kilku lat są instalowane pralnicach. Mają one jednak na celu jedynie podczyszczenie wody zrzucanej do ścieków – precyzuje. Wydaje się, że my jako pierwsi poważnie zajęliśmy się tematem zamykania obiegu wody w pralni.

Potwierdzenie w badaniach

W ramach projektu wykonano już dwa badania w warunkach rzeczywistych – czyli na prawdziwej pralnicy przemysłowej. Woda (a właściwie ścieki) pobierane po procesie prania zasadniczego były oczyszczane na instalacji pilotowej wyposażonej w moduł membranowy oraz elektrodę dipolową. Tak oczyszczoną wodę można było potem wykorzystać w kolejnym cyklu prania.

Badania te pokazały, że nasza metoda oczyszczania jest skuteczna – mówi dr hab. inż. Maciej Szwast. Dodatkowe badania, prowadzone zgodnie z niemieckimi normami przemysłu pralniczego, dowiodły, że jakość prania nie pogorszyła się podczas stosowania wody zregenerowanej w stosunku do jakości prania z wykorzystaniem wody świeżej. Główny cel projektu – odzysk wody – został zatem zrealizowany.

Czy pomysł zostanie wdrożony?

Aktualnie trwają prace nad zmniejszeniem ilości dodawanych środków piorących w kolejnych cyklach prania, a także przygotowywanie analiz ekonomicznych takiego rozwiązania, zarówno dla warunków polskich, jak i niemieckich.

Celem projektu REWARD jest opracowanie technologii oraz jej ocena ekonomiczna. Nie obejmuje on już wdrożenia. Ale jest ono wielce prawdopodobne, w dużej mierze ze względu na doświadczenia i kompetencje członków konsorcjum. A są to, poza Politechniką Warszawską, Polymemtech sp. z o.o. (polski producent instalacji membranowych), Hollywood Textile Service – jedna z większych pralni przemysłowych w Polsce, Hochenstein  Institute (prywatny ośrodek badawczy z Niemiec), ATEC (niemiecki producent instalacji membranowych) i AQON (niemiecki producent instalacji przemysłowych, w tym indukcji dipolowej).

Trzon zespołu z PW stanowią dr hab. inż. Maciej Szwast i mgr inż. Daniel Polak. W prace zaangażowana jest także grupa dyplomantów z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Australijsko-amerykański zespół naukowy odkrył mechanizm regeneracji molekuł wody na powierzchni asteroid. Nie można wykluczyć, że wyniki badań będzie można przełożyć na inne ciała niebieskie, jak np. księżyce.
      W artykule opublikowanym na łamach Nature Astronomy czytamy: na powierzchni asteroid znajdowano spektroskopowe sygnatury wody i rodników hydroksylowych. Jako, że okres istnienia lodu na odsłoniętych powierzchniach asteroid z pasa wewnętrznego wynosi od 104 do 106 lat, musi istnieć mechanizm zastępowania wody w obliczu braku niedawnych procesów jej wypływania na powierzchnię. Wciąż jednak nie udało się go opisać. W poniższym artykule przedstawiamy eksperymenty laboratoryjne, w czasie których próbki meteorytu Murchinson były wystawiane na działanie wysoko energetycznych elektronów i światła lasera, co symulowało, elektrony wtórne generowane przez wiatr słoneczny, promieniowanie kosmiczne oraz uderzenia mikrometeorytów w asteroidę. Odkryliśmy, że działanie jednego tyko czynnika jest niewystarczające i do regeneracji wody przy niskich temperaturach potrzebne są oba czynniki. Sądzimy, że dwa główne mechanizmy powstawania wody na powierzchni asteroid to utlenianie związków organicznych w niskiej temperaturze i dehydracja minerałów.
      Głównym autorem badań jest doktor Katarina Milijkovic ze Space Science and Technology Centre Curtin University, a w skład jej zespołu wchodzili uczeni z University of Hawai'i oraz California State University San Marcos.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy ze szwedzkiego Uniwersytetu Technologicznego Chalmers obalili teorię mówiącą, że obie nici DNA są utrzymywane przez wiązania atomów wodoru. Okazuje się, że kluczem są siły hydrofobowe, nie atomy wodoru. Odkrycie to może mieć duże znaczenie dla medycyny i innych nauk biologicznych.
      Helisa DNA składa się z dwóch nici zawierających molekuły cukru i grupy fosforanowe. Pomiędzy obiema nićmi znajdują się zasady azotowe zawierające atomy wodoru. Dotychczas sądzono, że to wiązania atomów wodoru utrzymują razem obie nici.
      Jednak uczeni z Chalmers wykazali właśnie, że kluczem do utrzymania razem nici jest hydrofobowe wnętrze molekuł zanurzonych w środowisku składającym się głównie z wody. Zatem mamy tutaj hydrofilowe otoczenie i hydrofobowe molekuły odpychające otaczającą je wodę. Gdy hydrofobowe molekuły znajdują się w hydrofilowym środowisku, grupują się razem, by zmniejszyć swoją ekspozycję na wodę.
      Z kolei wiązania wodorowe, które dotychczas postrzegano jako elementy utrzymujące w całości podwójną helisę DNA, wydają się mieć więcej wspólnego z sortowaniem par bazowych, zatem z łączniem się helisy w odpowiedniej kolejności.
      Komórki chcą chronić swoje DNA i nie chcą wystawiać ich na środowisko hydrofobowe, które może zawierać szkodliwe molekuły. Jednocześnie jednak DNA musi się otwierać, by było użyteczne. Sądzimy, że przez większość czasu komórki utrzymują DNA w środowisku wodny, ale gdy chcą coś z DNA zrobić, na przykład je odczytać, skopiować czy naprawić, wystawiają DNA na środowisko hydrofobowe, mówi Bobo Feng, jeden z autorów badań.
      Gdy na przykład dochodzi do reprodukcji, pary bazowe odłączają się i nić DNA się otwiera. Enzymy kopiują obie strony helisy, tworząc nową nić. Gdy dochodzi do naprawy uszkodzonego DNA, uszkodzone części są wystawiane na działanie hydrofobowego środowiska i zastępowane. Środowisko takie tworzone jest przez proteinę będącą katalizatorem zmiany. Zrozumienie tej proteiny może pomóc w opracowaniu wielu leków czy nawet w metodach leczenia nowotworów. U bakterii za naprawę DNA odpowiada proteina RecA. U ludzi z kolei proteina Rad51 naprawia zmutowane DNA, które może prowadzić do rozwoju nowotworu.
      Aby zrozumieć nowotwory, musimy zrozumieć, jak naprawiane jest DNA. Aby z kolei to zrozumieć, musimy zrozumieć samo DNA. Dotychczas go nie rozumieliśmy, gdyż sądziliśmy, że helisa jest utrzymywana przez wiązania atomów wodoru. Teraz wykazaliśmy, że chodzi tutaj o siły hydrofobowe. Wykazaliśmy też, że w środowisku hydrofobowym DNA zachowuje się zupełnie inaczej. To pomoże nam zrozumieć DNA i proces jego naprawy. Nigdy wcześniej nikt nie umieszczał DNA w środowisku hydrofobowym i go tam nie badał, zatem nie jest zaskakujące, że nikt tego wcześniej nie zauważył, dodaje Bobo Feng.
      Szwedzcy uczeni umieścili DNA w hydrofobowym (w znaczeniu bardzo zredukowanej koncentracji wody) roztworze poli(tlenku etylenu) i krok po kroku zmieniali hydrofilowe środowisko DNA w środowisko hydrofobowe. Chcieli w ten sposób sprawdzić, czy istnieje granica, poza którą DNA traci swoją strukturę. Okazało się, że helisa zaczęła się rozwijać na granicy środowiska hydrofilowego i hydrofobowego. Bliższa analiza wykazała, że gdy pary bazowe – wskutek oddziaływania czynników zewnętrznych – oddzielają się od siebie, wnika pomiędzy nie woda. Jako jednak, że wnętrze DNA powinno być suche, obie nici zaczynają przylegać do siebie, wypychając wodę. Problem ten nie istnieje w środowisku hydrofobowym, zatem tam pary bazowe pozostają oddzielone.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W atmosferze planety krążącej wokół czerwonego karła odkryto parę wodną. K2-18 b to skalista superziemia znajdująca się w ekosferze swojej gwiazdy. Najprawdopodobniej panują na niej temperatury podobne do ziemskich, zatem woda może istnieć też na powierzchni planety, co czyni ją jednym  najbardziej obiecujących celów przyszłych badań naukowych.
      To jedyna planeta poza Układem Słonecznym, o której wiemy, że panuje na niej temperatura pozwalająca na istnienie wody w stanie ciekłym, która ma atmosferę i wodę. To – jak dotychczas – najlepszy kandydat, na którym może istnieć życie, mówi główny autor badań, Angelos Tsiaras z University College London.
      Planeta K2-18 b znajduje się w odległości 110 lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Lwa. Krąży ona wokół niewielkiego czerwonego karła o masie zaledwie 1/3 masy Słońca. Jak mówią naukowcy, gwiazda jest zadziwiająco spokojna.
      Planeta okrąża gwiazdę w ciągu 33 ziemskich dni. Znajduje się bowiem 2-krotnie bliżej niej niż Merkury Słońca. Biorąc pod uwagę fakt, że gwiazda ta jest znacznie chłodniejsza niż Słońce, planeta otrzymuje tyle samo promieniowania, co Ziemia. Z naszych obliczeń wynika, że panują na niej temperatury podobne do ziemskich, wyjaśnia Tsiaras.
      Uczeni wyliczyli, że rozpiętość temperatur na K2-18 b wynosi od -73 do 47 stopni Celsjusza. Dla porównania, zarejestrowana rozpiętość temperatur na Ziemi to od -84 do 49 stopni Celsjusza.
      K2-18 b ma średnicę około 2-krotnie większą od średnicy Ziemi i jest od niej około 8-krotnie bardziej masywna. To oznacza, że jest planetą skalistą, a jako, że ma atmosferę z parą wodną oraz odpowiednie temperatury, woda powinna być również na jej powierzchni. Jednak astronomowie nie mogą być tego pewni. Badania prowadzili bowiem za pomocą Teleskopu Hubble'a, który nie może zbyt szczegółowo określać składu atmosfer egzoplanet. Przez to nie mogą być pewni, ile wody znajduje się w atmosferze. Obecnie jej ilość określono na od 0,01 do 50 procent. Aby się tego dokładnie dowiedzieć, będziemy musieli poczekać, aż w przestrzeń kosmiczną trafią teleskopy kolejnej generacji: Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST), który ma zostać wystrzelony w 2021 roku czy Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large survey (ARIEL). Nad tym drugim pracuje Europejska Agencja Kosmiczna, a teleskop ma rozpocząć pracę w drugiej połowie przyszłej dekady.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy od 2014 roku doszło do ustabilizowania się, a nawet do niewielkiego wzrostu, dostaw gęstych antarktycznych wód z dna oceanu do Atlantyku. Przez wiele lat dostawy tych wód się zmniejszały. Nowe badania wykazały, że od 2014 roku sytuacja się stabilizuje, a nawet nieco poprawia. Będzie to miało wpływ na klimat całej planety.
      Woda morska, która po dotarciu do Antarktyki ulega schłodzeniu, zanurza się pod cieplejsze warstwy i opada na dno, tworząc głębinowe wody antarktyczne (AABW). Są one obecne we wszystkich oceanach i stanowią w nich największą objętościowo masę wody. Szacuje się, że to wody położone głębiej niż 2000 metrów pochłonęły aż 1/6 energii zgromadzonej w systemie klimatycznym planety. Od wielu dekad obserwuje się jednak, że ilość najgęstszych frakcji tej wody zmniejsza się w Morzu Scotia, które jest z kolei kluczową bramą dla wód z Morza Weddela w kierunku światowego oceanu.
      Badacze z British Antarctic Survey przyjrzeli się danym z lat 1989–2018 zebranym podczas pomiarów temperatury i zasolenia wód, które zostały wykonane przez brytyjskie, niemieckie i amerykańskie wyprawy naukowe. Zmiany na Morzu Scotia połączyli ze zmianami na Morzu Weddella, związanymi prawdopodobnie ze zmianami w rozkładzie wiatrów, formowaniu się lodu morskiego i napływie wody z lodowców Antarktydy.
      Badania te rzucają światło na związek pomiędzy głębokimi partiami Oceanu Południowego, a całą cyrkulacją oceaniczną, który zapobiega szybkiemu ocieplaniu się klimatu dzięki uwięzieniu znacznych ilości antropogenicznego węgla w głębi oceanu. Zmniejszenie gęstości głębokich wód oceanicznych, co jest spowodowane przez wyższe temperatury i zwiększone topnienie lodu, prowadzi do osłabienia tej cyrkulacji, co ma wpływ na klimat.
      Głębokie partie wód oceanicznych ocieplają się od wielu dekad na całym świecie. Byliśmy więc zaskoczeni, gdy nagle stwierdziliśmy odwrócenie i ustabilizowanie się tego trendu na Morzu Scotia. Nie wiemy, czy oznacza to odwrócenie trendów czy jedynie jest to chwilowa przerwa w obserwowanych trendach, wiemy, że musimy lepiej zrozumieć procesy, którym podlegają masy wody w pobliżu Antarktyki, mówi doktor Povl Abrahamsen, główny autor badań.
      Współautor badań, doktor Kurt Polzin z Woods Hole Oceanographic Institution, dodaje: Morze Scotia to unikatowy region, gdyż zachodzą w nim liczne fizyczne mechanizmy, które powodują, że gęste wody stają się lżejsze na dość niewielkim obszarze południowej części tego morza. Ten niewielki basen pozwala nam na badanie olbrzymich mas wody i zachodzących zmian w okresach rocznych. W innych miejscach musielibyśmy prowadzić badania w skali dekad.
      Z kolei doktor Andrew Meijers podkreśla, że po raz pierwszy udało się zaobserwować tak znaczące zmiany w tych głęboko położonych wodach, zachodzące w tak krótkim czasie. To pokazuje, że głęboki ocean może ulegać szybszym zmianom, niż sądzono. To sugeruje, że zmiany klimatyczne na dużą skalę, które dotyczą Antarktyki i Oceanu Południowego, mogą niespodziewanie się odwrócić, co ma duże znaczenie na skalę globalną, dodaje profesor Alberto Naveira Garabato z University of Southampton.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Cornella uzyskali niskokaloryczne smarowidło do chleba, które składa się głównie z wody. Amerykanie zaproponowali nowy proces emulgowania dużych ilości wody z odrobiną oleju roślinnego i tłuszczu mlecznego. W zamierzeniu całość miała przypominać masło, zawierając przy tym tylko 1/4 kalorii oryginału.
      Wyobraźmy sobie 80% wody w 20% oleju i produkt o konsystencji, teksturze i kremowości masła - opowiada prof. Alireza Abbaspourrad.
      Emulgowanie wody i oleju nie jest niczym nowym, ale uciekając się do emulsji wysokofazowej (ang. high-internal phase emulsions, HIPE), mogliśmy dodawać wodę do uzyskania ostatecznego składu, w którym woda stanowi 80%, a olej 20%.
      Łyżka stołowa tego niskokalorycznego smarowidła zawiera 2,8 g tłuszczu i 25,5 kcal. Dla porównania, łyżka masła, które składa się w 84% z tłuszczu i 16% z wody, zawiera ok. 11 g tłuszczu i blisko 100 kcal.
      W przypadku procesu HIPE, kiedy woda i olej są emulgowane w proporcji 3:1, faza rozproszona (emulsja) tworzy sfery. Gdy jednak stosunek wody do oleju wzrasta do 4:1, sfery zaczynają się deformować i przybliżać do siebie. Zaczynają się ścieśniać, a gęstsze upakowanie skutkuje większym tarciem. Sfery nie mogą się swobodnie przesuwać, nigdzie już nie uciekną. W efekcie pojawia się coś o konsystencji masła.
      Zapotrzebowanie na niskotłuszczowe, a zarazem wysokobiałkowe produkty szybko wzrosło w związku z rosnącą świadomością zdrowotną konsumentów - podkreśla Michelle C. Lee, doktorantka z zespołu Abbaspourrada. Ponieważ technologia HIPE wiąże się z wysokim stosunkiem wody do oleju i jednocześnie zapewnia unikatową teksturę [...], może odegrać pewną rolę w dostarczaniu konsumentom zdrowszych produktów.
      Do smarowidła możemy dodać białka mleka bądź roślinne. Ponieważ woda spełnia funkcję nośnika, możemy [też] dostosowywać wartość odżywczą produktu i uzupełniać go witaminami lub zmieniać smak. Zasadniczo uzyskujemy coś, co przypomina masło, ale zawiera niewielkie ilości tłuszczów nasyconych. To zupełnie inna formuła.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...