Jyväskylän yliopiston jätevedenpuhdistuskeksintö on edennyt uudelle alueelle. 3d-tulostettujen suodattimien avulla vedestä pyydystetään nyt hormoneja ja muita haitallisia orgaanisia yhdisteitä.
”Tavoitteenamme on saada poistettua jätevesistä kaikki orgaaniset epäpuhtaudet”, linjaa yliopiston kemian laitoksen väitöskirjatutkija Janne Frimodig.
Jätevesien puhdistaminen on Suomessa hänen mukaansa hyvin korkealla tasolla. Siitä huolimatta vesistöihin pääsee yhä kulkeutumaan pieniä määriä haitallisia yhdisteitä.
Yliopiston kemian laitoksessa kehitetyn tekniikan ansiosta suodattimet voidaan 3d-tulostamalla räätälöidä täsmälleen haluttuun muotoon. Näin niitä voidaan käyttää monenlaisissa kohteissa ilman, että nykyisiä järjestelmiä tarvitsisi erikseen muokata.
Tutkimuksen pohjalta ponnistava Weeefiner-yhtiö valmistaa jo 3d-tulostamalla suodatinyksikköjä muun muassa jäte- ja prosessivesien sisältämien metallien talteenottoon.
Startupin teknologialla suodattimille saadaan aikaan myös optimaalinen koostumus juuri kohdeaineiden nappaamista varten.
Hormonien poistaminen erityisen tärkeää
Uusi keksintö syntyi, kun tutkijat päättivät kokeilla, toimisiko sama hyväksi havaittu teknologia myös orgaanisen kemian sovelluksissa.
”Vastaavia testauksia ei aiemmin ole juuri tehty, sillä koko tutkimusala on melko uusi.”
Testit osoittivat, että teknologia sopii kuin sopiikin tarkoitukseen. Frimodig kollegoineen on tutkinut sen tehoa muun muassa aineenvaihduntaan vaikuttavilla yhdisteillä, joihin kuuluu niin ihmisen itse tuottamia hormoneja kuin kaupallisia, puolisynteettisiä hormoneja.
Ryhmä julkaisi hiljattain 3D Printing and Additive Manufacturing -lehdessä artikkelin, joka keskittyy 17β-estradiolin talteenottoon.
Tutkijat osoittivat, että polyamidi-12-pohjaisia suodattimia voidaan käyttää uudelleen useiden pesusyklien ajan. Tämä mahdollistaa paitsi 17β-estradiolin tehokkaan poistamisen jätevesistä myös hormonin konsentroimisen ja hyödyntämisen analyyttisissa sovelluksissa.
Kun suodattimet ovat skaalattavissa, hormoni saadaan siepattua ja jatkokäsiteltyä suuremmistakin vesimääristä.
”Hormonien on havaittu aiheuttavan haitallisia mutaatioita vesieliöissä jo silloin, kun niitä on vain nanogramman verran litraa kohti. Niiden poistaminen vedestä olisi siis erityisen tärkeää”, Frimodig sanoo.
Tekniikallaan ryhmä myös kykenee tarttumaan hyvin pieniin pitoisuuksiin sellaisia epäpuhtauksia, jotka ovat jääneet muilla keinoin tuhoamatta tai ottamatta talteen.
”Menetelmämme ei siis ole korvaava vaihtoehto normaalille vedenpuhdistukselle, vaan meidän tekniikkamme täydentää sitä”, tutkija tähdentää.
Myös orgaanisia yhdisteitä pyydystävää tekniikkaa voidaan käyttää osana nykyisiä järjestelmiä esimerkiksi sairaaloissa ja jätevedenpuhdistamoissa tai osana suljettuja kiertoja.
Menetelmä perustuu suodattimen kemiallisesti aktiiviseen pintaan.
“Suodattimen pinnassa on vuorovaikutuspaikkoja, joihin orgaaniset aineet sitoutuvat esimerkiksi vetysidoksin”, Frimodig kuvailee.
”Rajana vain taivas”
Parhaillaan tutkijat keskittyvät tekniikkansa käyttökohteiden haarukoimiseen.
”Tutkimus on vasta alkuvaiheessa, mutta olemme testanneet menetelmää synteettisillä vesillä ja paikoittain myös luonnonvesillä”, Frimodig kertoo.
”Nyt selvitämme sitä, mitä kaikkea teknologian avulla voidaan tehdä ja mitä nimenomaisia orgaanisia aineita sillä on mahdollista ottaa talteen.”
Menetelmän kaupallistaminen siintää vielä tulevaisuudessa.
“Kaupallistaminen vaatii lisäkäsiä ja yhteistyökumppaneita, joiden kanssa voisi lähteä tekemään tarkempaa kehitystä ja paneutumaan myös pienempiin osa-alueisiin. Toistaiseksi olemme tutkineet melko laajoja kokonaisuuksia.”
3d-suodattimilla tapahtuvan vedenpuhdistuksen tulevaisuudennäkymät ovat Frimodigin mukaan joka tapauksessa lupaavat.
”Sanoisin, että tässä on vain taivas rajana. Maailmassa kyllä riittää puhdistettavia vesiä.”
Meri Hellsten
(Kuva Janne Frimodig) 3d-printattuja suodattimia, joiden skaalaaminen laboratoriomitasta ylöspäin onnistuu yksinkertaisin tekniikoin.
Aiheesta aiemmin:
Suomalaisyritys sieppaa jätevesien metallit talteen uusin keinoin
Tilaa Kemia-lehti loppuvuodeksi 2022 ja auta Ukrainaa!
- Tilaa itsellesi tai lahjaksi läheiselle – 66 euroa.
- Kannusta koululaista tai opiskelijaa lehtilahjalla – 44 euroa.
- Kiitä opettajaa ja lahjoita lehti kouluun – 18 euroa.
- Lahjoitamme puolet tilausmaksusta ukrainalaisten auttamiseen Pelastakaa Lapset ry:n kautta.
