Mikromuovien biologinen poistaminen jätevedestä

Abstract

Mikromuovit ovat nykypäivänä kasvava ongelma. Niitä päätyy yhdyskuntajätevesiin ihmisen toiminnan seurauksena päivittäin arkisista lähteistä. Jätevedenpuhdistamoilla ei ole yhtään prosessia, joka olisi suunniteltu mikromuovien puhdistamiseen. Mikromuovien puhdistaminen jätevesistä olisi tärkeää, sillä päästessään luontoon mikromuovit voivat aiheuttaa terveysongelmia eläimille ja lopulta myös ihmisille. Tämän työn tavoitteena on tutkia, miten biologisilla menetelmillä eli mikrobeja käyttäen voitaisiin poistaa mikromuoveja jätevedenpuhdistamoilla. Työssä myös tutkitaan yhdyskuntajätevesiin päätyvien mikromuovien ominaisuuksia sekä jätevedenpuhdistamon toimintaa ja mikromuovien poistotehoa tällä hetkellä.

Mikromuovit ovat pieniä, alle 5 mm kokoisia partikkeleja. Mikromuoveja on eri tyyppejä ja ne voidaan erotella niiden kemiallisen rakenteen mukaan. Yleisimpiä käytössä olevia polymeerejä, joista muodostuu mikromuoveja, on hieman alle 10. Mikromuovit voivat olla primäärisiä tai sekundäärisiä. Primääriset mikromuovit on valmistettu tarkoituksella jo valmiiksi pieniksi, ja sekundääriset mikromuovit ovat taas hajonneet isommista muoveista pienemmiksi. Mikromuoveja päätyy yhdyskuntajätevesiin eniten auton renkaiden kulumisen seurauksena. Toinen suuri mikromuovin päästölähde on synteettisten eli muovikuituisten vaatteiden peseminen.

Jätevedenpuhdistamoilla poistuu tällä hetkellä noin 99 % kaikista sinne tulevista mikromuoveista. Purkuvesien mukana mikromuoveja päätyy vesistöihin keskikokoisella puhdistamolla noin 10 miljoonaa partikkelia päivässä tämänhetkisellä puhdistusteholla. Jätevedenpuhdistamon yksikköprosesseja ei ole suunniteltu mikromuovien poistamiseen, joten puhdistustehoa olisi mahdollista parantaa. Suurin osa mikromuoveista jätevedenpuhdistamolla poistuu esikäsittelyn ja aktiivilieteprosessin aikana. Vain pieni osa päätyy jälkikäsittelyvaiheeseen.

Mikrobipohjainen biopuhdistus voisi olla yksi tulevaisuuden vaihtoehto, jolla mikromuovien poistotehoa saataisiin parannettua. Monen eri mikrobilajin on todettu biohajottavan mikromuoveja. Nämä mikrobit pystyvät pilkkomaan mikromuovin pienempiin molekyyleihin ja käyttämään niitä aineenvaihdunnassaan tuottaen vain vettä ja hiilidioksidia. Parhaita tuloksia hajotuksesta on saatu bakteereilta. Pseudomonasbakteerisuku pystyy hajottamaan monipuolisesti eri mikromuoveja suvun lajien monipuolisten aineenvaihdunnallisten ominaisuuksien takia. Sienistä monipuolisin mikromuovien hajottaja on Aspergillussuku. Levistä parhaita mikromuovien hajotustuloksia on saatu Navicula pupula piilevältä. Menetelmän huono puoli jätevedenpuhdistamoa ajatellen on biohajotuksen hitaus. Puhdistamolla jäteveden viipymä on muutaman päivän, kun mikrobien biohajotus voi kestää jopa useita kuukausia.

Mikrobipohjainen biopuhdistus voidaan tällä hetkellä parhaiten integroida jätevedenpuhdistamon jälkikäsittelyvaiheeseen membraanibioreaktorin avulla. Siinä yhdistyvät biopuhdistus sekä kalvosuodatus. Mikrobien tekemän biopuhdistuksen jälkeen jätevesi johdetaan kalvon läpi, jossa on pieniä huokosia. Tämä tehostaa mikromuovien poistumista jätevedestä, vaikka biopuhdistus olisikin kesken. Reaktori on myös helppo liittää jälkikäsittelyvaiheeseen puhdistamolla. Membraanibioreaktorilla on saavutettu 99,9 % mikromuovien poistoteho reaktoriin tulevasta jätevedestä. Se tekee siitä tällä hetkellä parhaan saatavilla olevan ratkaisun mikromuovien poistamiseen jätevedenpuhdistamolla.