Biosorbenttien kehittäminen teollisuusvesien ja kaupunkien hulevesien käsittelyyn

Teollinen toiminta ja kaupungistuminen tuottavat suuria määriä jätevesiä, jotka sisältävät haitallisia epäpuhtauksia. Näillä epäpuhtauksilla kuten metalleilla, metalloideilla ja sulfaateilla voi olla haitallisia vaikutuksia ihmisiin ja vesiekosysteemeihin. Tämä väitöskirja keskittyi biopohjaisten tuotteiden kehittämiseen teollisuuden jätevesien ja kaupunkien hulevesien puhdistamiseen tehokkaalla ja kestävällä tavalla.

Vaikka useita perinteisiä jätevesien käsittelymenetelmiä on jo käytössä, niillä on usein monenlaisia haittoja. Kiertotalouden merkityksen kasvaessa on tärkeää, että vaihtoehtoisia vedenkäsittelymenetelmiä otetaan käyttöön. Kestäviä, edullisia ja yleisesti saatavilla olevia biopohjaisia materiaaleja voidaan modifioida tehokkaiksi tuotteiksi saastuneiden vesien puhdistamiseen. Kirjallisuudessa on kuitenkin saatavilla rajallisesti tietoa, miten tällaiset biopohjaiset tuotteet toimivat oikeiden jätevesien käsittelyssä. Tämän väitöskirjan tärkein tavoite oli kehittää teollisuuden jätevesien ja kaupunkien hulevesien käsittelyyn soveltuvia modifioituja biopohjaisia sorbentteja, jotka ovat sekä tehokkaita että kestävä vaihtoehto perinteisille käsittelymenetelmille.

Kolme kemiallisesti modifioitua biosorbenttia valmistettiin kahdesta suomalaista raaka-aineesta, sahanpurusta ja turpeesta. Happomodifoituja biosorbentteja käytettiin metallien ja metalloidien poistamiseen metallurgisesta jätevedestä ja kaivoksen kuivatusvesistä. Lisäksi kehitettiin uudentyyppinen biosorbentti turpeesta, joka oli erittäin tehokas poistamaan sulfaattia happamista valumavesistä. Kehitettyjen biosorbenttien tehokkuuksia arvioitiin käyttämällä erilaisia koeolosuhteita ja -järjestelyitä.

Biomassan kemiallinen modifiointi paransi merkittävästi biosorbenttien sorptiotehokkuutta. Karakterisointitutkimukset vahvistivat reaktiivisten funktionaalisten ryhmien onnistuneen liittymisen biosorbenttien pinnalle. Modifioiduilla biotuotteilla saavutettiin optimaalisissa olosuhteissa suuri poistotehokkuus tutkituille epäpuhtauksille oikeista jätevesistä.

Happomodifioidut biosorbentit poistivat tehokkaasti tiettyjä metalleja ja metalloideja. Tutkimuksissa saatiin myös selville, että käsiteltävien jätevesien ominaisuudet vaikuttivat merkittävästi biosorbenttien toimivuuteen. Sulfaatin poistoon kehitetty biosorbentti toimi erittäin hyvin alhaisissa pH-olosuhteissa, sen toimivuus oli nopeaa ja biosorbenttia voitiin käyttää uudelleen. Siten se oli erinomainen tuote happamien valumavesien käsittelyyn.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että tutkimuksessa kehitettyjen biosorbenttien tehokkuus osoitti niiden soveltuvan monenlaisten teollisuusvesien ja kaupunkien hulevesien käsittelyyn.