Funktionalisoidut nanoselluloosat jätevesien käsittelyssä

Väitöstyössä havaittiin, että kemiallisesti muokatut nanoselluloosat toimivat tehokkaasti jätevesien puhdistussovelluksissa, mikä tuo uuden potentiaalisen uusiutuvista luonnonvaroista tuotetun vaihtoehdon synteettisten öljypohjaisten vesikemikaalien korvaamisen. Uusille uusiutuvista raaka-ainelähteistä valmistetuille vesikemikaaleille on suuri kysyntä, sillä synteettisistä öljypohjaisisista kemikaaleista halutaan luopua, johtuen öljyn uusiutumattomuudesta, synteettisten kemikaalien haitallisuudesta sekä hitaasta hajoamisesta ympäristössä. Lisäksi laimeiden raskasmetallipitoisten jätevesien puhdistukseen halutaan uusia edullisia ja tehokkaita adsorptiomateriaaleja korvaaman kalliita tai tehottomia materiaaleja ja menetelmiä.

Työssä on testattu sekä negatiivisesti (anioninen) että positiivisesti (kationinen) varattuja nanoselluloosia erilaisten vesien puhdistuksessa. Anionisia nanoselluloosia käytettiin kunnallisen jäteveden flokkauksessa yhdessä rautasuolan kanssa poistamaan sameutta ja kemiallista hapenkulutusta lisääviä yhdisteitä. Kationisia nanoselluloosia puolestaan testattiin kaoliinisaven vesiliuosten flokkauksessa. Lisäksi vehnänkorsiselluloosan hienoaineesta valmistettuja anionisia nanoselluloosia testattiin lyijyn adsorptioon vesiliuoksista.

Kemiallisesti muokatut nanoselluloosat osoittautuivat tutkimuksessa päteviksi likaavien ainesosien kerääjiksi. Anioniset nanoselluloosavesikemikaalit yhdessä rautasuolan kanssa kokosivat kunnallisen jäteveden kiintoainesta yhtä tehokkaasti kuin synteettinen polymeeri. Anioniset nanoselluloosat osoittautuivat myös tehokkaiksi adsorbointimateriaaleiksi poistettaessa lyijyä laimeista vesiliuoksista. Kationiset nanoselluloosat puolestaan antoivat lupaavia tuloksia kaoliinisaven keräämisessä vesiliuoksista. Koska selluloosa on maailman yleisin biopolymeeri ja sitä on runsaasti saatavilla myös muun muassa metsä- ja maatalouden jätejakeista, on nanoselluloosa erittäin kiinnostava vaihtoehto vesikemikaalisovelluksissa muiden sovellusten ohessa. Lisäksi työssä tehdyt laskelmat osoittavat, että anionisen nanoselluloosan valmistuskustannukset käytetyllä menetelmällä ovat kilpailukykyisiä nykyisten käytettyjen synteettisten polymeerien kustannuksiin verrattuna.