“Fotokatalyyttiset ohutkalvot ovat kemikaaliton ja kestävä ratkaisu juomaveden puhdistukseen”

Anjan Deb kiinnostui vesitekniikasta kotimaassaan Bangladeshissa, jossa juomaveden niukkuus on yksi suurimpia yhteiskunnallisia haasteita. 

“Maailmassa on yli 2 miljardia ihmistä, joilla ei ole käytössään puhdasta juomavettä. Veden puhdistukseen liittyy monia haasteita, ja tutkimustyössäni haluan olla mukana ratkaisemassa niitä luomalla kestäviä vaihtoehtoja”, Deb kertoo.

Deb muutti Suomeen tekemään maisterintutkintoa Lappeenrannan-Lahden teknilliseen yliopistoon vuonna 2016. Valmistuttuaan hän jatkoi yliopistossa tutkijana pilottiprojektissa, jossa hän kehitti Mikkelin jätevedenpuhdistamon kalvobioreaktori- eli MBR-teknologiaan perustuvaa puhdistusprosessia.

KAUTE-säätiöltä vuonna 2020 saamansa apurahan avulla Deb kehittää nyt Helsingin yliopistossa uutta fotokatalyysistä ohutkalvoa juomaveden puhdistukseen. Ohutkalvot ovat kiinteää ohuen ohutta fotokatalyyttistä materiaalia, joka reagoi näkyvään auringon valoon ja muodostaa erittäin reaktiivisia happilajeja, jotka hajottavat haitallisia aineita vedestä.

“Kyseessä on erittäin lupaava ja kestävä teknologia, jota ei ole vielä onnistuttu kaupallistamaan vedenpuhdistussovelluksissa. Tavoitteeni on kehittää tätä puhdistusmenetelmää niin, että se saadaan laajasti käyttöön”, Deb kertoo.

Turvallista juomavettä auringonvalolla

Nykyään käytettäviä veden puhdistusmenetelmiä ovat kemialliset puhdistusmenetelmät, kuten UV-valo, kloori, otsonointi ja vetyperoksidiin pohjautuvat hapetusprosessit. Nämä menetelmät eivät kuitenkaan ole kovin ympäristöystävällisiä, voivat vaatia vahvoja turvamittauksia ja olla myös vaikeasti hallittavia. Lisäksi ne eivät aina ole tarpeeksi tehokkaita poistamaan kaikkia vedessä olevia epäpuhtauksia: esimerkiksi UV-valolle vastustuskykyisiä kemikaaleja ei pysty poistamaan vedestä UV-valolla.

“Fotokatalyyttinen prosessi mahdollistaa hyvin pysyvien epäpuhtauksien hajoamisen vedestä. Tällaisia ovat esimerkiksi aurinkovoiteissa käytettävät kemikaalit, jotka kestävät UV-säteilyä eivätkä hajoa helposti muilla menetelmillä”, Deb kertoo.

Tutkimushankkeessaan Deb pyrkii kehittämään fotokatalyysin ohutkalvojen aktiivisuutta ja vakautta. Hänen tavoitteenaan on tehdä ohuista kalvoista kestävämpiä atomikerrospinnoistuksen tekniikoilla niin, että ne säilyttävät katalyyttisen aktiivisuutensa ajan myötä. Hanke alkoi tammikuussa, ja Deb on jo saanut alustavia tuloksia. 

“Koska fotokatalyyttiset ohutkalvot reagoivat auringonvaloon, joka on uusiutuvaa ja helposti saatavilla, niiden hyödyntämisessä on suuri potentiaali. Teknologia on myös erittäin ympäristöystävällinen, koska se ei tarvitse mitään ylimääräisiä kemikaaleja veden puhdistamiseen. Uskon, että tulevaisuudessa tässä teknologiassa on valtava kaupallistamispotentiaali.”

Jätevedestä juomakelpoista

Vesiteknologian ala jakautuu karkeasti kahteen haaraan: pinta- ja pohjavesien puhdistukseen juomavedeksi ja muuksi käyttövedeksi sekä kokonaisvaltaiseen jäteveden puhdistukseen. Debin mukaan jäteveden puhdistuksessa kiertotalous on vahva nouseva trendi.

“Jätevesi ei ole enää pelkkää jätettä, vaan voimme kerätä siitä arvokkaita ravinteita, materiaaleja ja energiaa uusiokäyttöön”, Deb kertoo.

Debin kehittämällä teknologialla voi tulevaisuudessa tehdä jätevedestä juomakelpoista.

“Mikkelin jätevedenpuhdistamon pilottihankkeessa tavoitteenamme oli puhdistaa jätevesi juomavedeksi, mutta tarvitsimme sitä varten tehokkaampaa teknologiaa. Tulevaisuudessa fotokatalyyttinen vedenpuhdistustekniikka voisi olla hyväksyttävä ratkaisu, jota voitaisiin hyödyntää vedenpuhdistamoissa ympäri Suomea.”

Tarinoita vesitekniikan tutkimuksesta -artikkelisarja esittelee KAUTE-säätiön ja Erkki Paasikiven säätiön rahoittamien tutkijoiden työtä. Säätiöt järjestävät yhteisen vesitekniikan tutkimukseen keskittyvän apurahahaun 16.8.–17.9.2021. Apurahoja myönnetään erityisesti alan väitöskirja- ja post doc -tutkimuksiin. Säätiöt kannustavat myös muita vesitekniikan parissa toimivia organisaatioita yhteistyöhön apurahahaun tiimoilta.