Uspěli jsme ve 4. veřejné soutěži programu aplikovaného výzkumu ZÉTA Technologické agentury ČR (TAČR)! Projekt s názvem Odstranění perfluorovaných organických látek při úpravě pitné vody jsme podali ve spolupráci s Mikrobiologickým ústavem AV ČR (MBÚ) a Vodohospodářskou společností Vrchlice-Maleč, a.s. (VHS), která provozuje vodovody a kanalizace na Kutnohorsku.
Výzkum výskytu mikropolutantů včetně PFCs (perfluorouhlovodíky, perfluorované látky – viz rámeček) v pitné vodě a jejich případný vliv na lidské zdraví je v současné době jedním z nejvýznamnějších výzkumných témat v oblasti pitné vody se značným celospolečenským potenciálem. Praktické aplikace přímo v provozech úpraven vody však za tímto základním výzkumem značně zaostávají a to přesto, že výskyt PFCs ve zdrojích pitné vody byl potvrzen řadou studií. Aktuální výsledky získané navrhovateli tohoto projektu prokazují přítomnost PFCs v povrchové, podzemní i pitné vodě na řadě míst v ČR. Nízká účinnost odstranění PFCs současnými technologiemi čištění a úpravy vody je způsobena především přítomností stabilní vazby C–F v jejich struktuře a zároveň hydrofobním povrchem. To způsobuje skutečnost, že PFCs se prakticky vůbec neodstraňují adsorpcí na aktivním uhlí, což je jinak běžný způsob eliminace mikropolutantů, např. pesticidů, z pitné vody. Ze skupiny PFCs, v současnosti čítající několik tisíc individuí, byla doposud věnována pozornost především perfluorooktansulfonátu (PFOS) či jeho solím a kyselině perfluorooktanové (PFOA). U těchto dvou látek byla prokázána vysoká schopnost bioakumulace a zároveň hepatotoxicita. Kvůli přítomnosti v upravené pitné vodě a jejich bioakumulaci, vysokému poločasu přirozené eliminace a toxicitě mohou představovat i další zástupci z řad PFCs vysoké riziko pro člověka. Některé současné laboratorní studie ukazují, že k odstranění PFCs z vody je možné využít iontoměničů na bázi organických pryskyřic nebo modifikovaných zeolitů, případně membránové ultrafiltrace. Nicméně samotná reálná aplikace těchto procesů při úpravě vody s obsahem PFCs doposud realizována nebyla. Globální kontaminace zdrojů pitné vody těmito sloučeninami však vyvíjí značný tlak na vývoj nových technologií pro jejich odstraňování při úpravě pitné vody.
Projekt si proto klade za cíl optimalizovat proces koagulace / flokulace pro odstranění PFCs a navrhnout adsorpci zbytkových PFCs na cílených sorbentech, nejprve v laboratorních a poté i poloprovozních podmínkách. Zároveň bude zhodnocen dlouhodobý stupeň znečistění různých zdrojů pitné vody na území ČR a pomocí cíleného chovu ryb na úpravně vody bude monitorována dlouhodobá expozice / bioakumulace PFCs z pitné vody. Projekt také přispěje k rozvoji a rozšíření spolupráce mezi jednotlivými uchazeči projektu – ÚH AV ČR, MBÚ AV ČR a VHS Vrchlice-Maleč. Spojení uvedených tří pracovišť povede ke komplexnímu řešení problematiky včetně její aplikace a následného komerčního využití přímo v provozu úpravny vody v Kutné Hoře. Projekt přinese všem uchazečům znalosti o detekci (analýzách), výskytu, eliminaci PFCs současnými vodárenskými technologiemi a povede k vývoji technologií nových, které budou cílené přímo na účinné odstranění těchto látek. To umožní široké uplatnění a komercionalizaci dosažených výsledků v praxi. Aplikace výsledků projektu bude spočívat nejen v optimalizaci stávající technologie pro efektivnější odstranění tohoto typu látek, ale také v reálném využití cílené adsorpce PFCs v provozu úpravny a následně i v provozech dalších úpraven vody. Tím se otvírá cesta k aplikacím výsledků projektu i na další provozy úpraven vody v ČR a v zahraničí a rozšíření profesní sítě uživatelů výsledků projektu.
PERFLUOROUHLOVODÍKY (PFCs)
PFCs jsou syntetické organické látky, ve kterých jsou všechny vazby uhlík–vodík nahrazeny vazbou uhlík–fluor. Jsou to většinou bezbarvé plyny nebo nízkovroucí kapaliny bez výraznějšího zápachu. PFCs jsou termostabilní, chemicky inertní, povrchově aktivní (snižují povrchové napětí), hydrofobní a oleofobní. Odolávají hydrolýze, fotolýze, mikrobiálnímu rozkladu. Vyrábějí se od 50.let minulého století. Díky svým unikátním technologickým vlastnostem jsou v současné době nenahraditelné a stále používané v mnoha průmyslových odvětvích.
POUŽITÍ PFCs
• Impregnace povrchu kůže, koberců a textilu (Teflon, Gore-Tex)
• Hydrofobní i oleofobní úprava papíru pro potravinářské i nepotravinářské použití
• Povrchová úprava kovů – pochromování – PFCs sloučeniny snižují povrchové napětí chromových lázní a zabraňují emisi CrVI
• Výroba hliníku a polovodičů – digitální fotoaparáty, tiskárny, skenery
• Výroba protipožárních pěn a nátěrů používaných v letectví a námořní plavbě
• Výroba čisticích prostředků a leštidel pro domácnosti
• Letecká doprava – přídavek PFOS do hydraulických tekutin
• Chladiva – PFCs jsou součásti směsí používaných jako náplně v chladících a mrazících zařízeních, klimatizacích atd.
Do životního prostředí se uvolňují při výrobě, používání a likvidaci výrobků obsahujících perfluorované látky. Kontaminují atmosféru, půdu i vodní prostředí. PFC jsou významné skleníkové plyny regulované Kyótským protokolem; byly zařazeny mezi perzistentní organické polutanty (POPs) společně s pesticidy, PCB a dioxiny. V životním prostředí spočívá jejich nebezpečí hlavně v bioakumulačním potenciálu, navíc se akumulují v půdě a sedimentech. Mohou významně migrovat na velké vzdálenosti. Vliv na člověka je stále předmětem studií, ale PFCs jsou zařazeny mezi potenciální karcinogeny a mutageny. U zvířat byl sledován zvýšený výskyt rakoviny, poškození jater, slinivky a varlat. Některé PFC jsou reprotoxické, mohou poškozovat imunitní a endokrinní systém.