Woda z kranu – codzienny, podstawowy element życia, który większość z nas uważa za bezpieczny. Jednak wszechobecny mikroplastik, niewidoczne cząsteczki tworzyw sztucznych, przenika nawet do naszych kranów, budząc pytania o jakość wody pitnej. Wrocław staje się pionierem w walce z tym problemem, dzięki innowacyjnemu projektowi konsorcjum Politechniki Wrocławskiej, start-upu Techsy, MPWiK i Wód Polskich.
Woda to fundament życia, a jej jakość bezpośrednio wpływa na zdrowie i dobrostan społeczeństwa. W Polsce zaufanie do wody z kranu rośnie – we Wrocławiu połowa mieszkańców regularnie pije kranówkę, która spełnia rygorystyczne normy unijne i krajowe. Jednak pojawienie się mikroplastiku w wodzie pitnej stawia nowe wyzwania przed dostawcami wody i naukowcami. Wrocław, dzięki współpracy Politechniki Wrocławskiej, start-upu Techsy, Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji (MPWiK) oraz Wód Polskich, staje się liderem w opracowaniu przełomowego systemu do monitorowania mikroplastiku w wodzie w czasie rzeczywistym.
Projekt, wspierany grantem w wysokości 13,7 mln zł od Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) w ramach programu Hydrostrateg III, ma na celu stworzenie urządzenia zdolnego do automatycznego wykrywania mikroplastiku w sieciach wodociągowych, rzekach i oczyszczalniach ścieków. To odpowiedź na unijne dyrektywy, które coraz większą wagę przywiązują do monitorowania mikroplastiku jako potencjalnego zagrożenia dla zdrowia i środowiska. Wrocławski projekt nie tylko stawia miasto w czołówce innowacji ekologicznych, ale także otwiera drogę do globalnych rozwiązań w walce z „niewidzialnym wrogiem” – mikroplastikiem.
Mikroplastik to cząsteczki tworzyw sztucznych o średnicy mniejszej niż 5 mm, często niewidoczne gołym okiem. Powstają one zarówno jako mikroplastik pierwotny – produkowany celowo, np. w kosmetykach (mikrokuleczki w peelingach) czy tekstyliach (mikrowłókna syntetyczne), jak i wtórny – wynikający z rozkładu większych odpadów plastikowych, takich jak butelki PET, folie czy opony samochodowe. Mikroplastik jest wszechobecny – badania wykazały jego obecność w oceanach, rzekach, glebie, powietrzu, a nawet w ludzkim organizmie, w tym w krwi i tkankach.
Obecność mikroplastiku w wodzie pitnej budzi szczególne obawy. Choć Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) w 2019 roku stwierdziła, że ryzyko zdrowotne jest minimalne, nowsze badania sugerują potencjalne powiązania z zaburzeniami hormonalnymi, problemami z układem pokarmowym, stresem oksydacyjnym, a nawet zwiększonym ryzykiem chorób nowotworowych. Cząsteczki mikroplastiku mogą przenosić toksyczne substancje, takie jak bisfenol A, oraz bakterie chorobotwórcze, tworząc biofilmy. Problemem jest brak globalnych regulacji i norm dotyczących dopuszczalnych stężeń mikroplastiku w wodzie pitnej, co czyni go „niewidzialnym problemem”.
Tradycyjne metody badania
Obecne metody wykrywania mikroplastiku w wodzie są czasochłonne, kosztowne i wymagają specjalistycznego sprzętu. Najczęściej stosuje się mikrospektroskopię w podczerwieni (FTIR) lub ramanowską, które pozwalają zidentyfikować rodzaj i skład chemiczny cząstek. Alternatywą są metody termoanalityczne, takie jak piroliza sprzężona z chromatografią gazową. Każda z tych technik wymaga jednak pobrania próbki wody, jej transportu do laboratorium i analizy przez wykwalifikowanego specjalistę, co może trwać od kilku do kilkunastu godzin. Proces ten jest nie tylko kosztowny, ale także niepraktyczny dla bieżącego monitorowania dużych systemów wodociągowych czy rzek.
Dr Bartosz Krajnik z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki Politechniki Wrocławskiej podkreśla: „Tradycyjne metody są skuteczne, ale zbyt wolne, by sprostać potrzebom ciągłego monitoringu. Potrzebujemy rozwiązań, które działają automatycznie i dostarczają wyniki w czasie rzeczywistym, bez konieczności angażowania laboratoriów”. Wady obecnych procedur – wysokie koszty, długi czas oczekiwania i potrzeba specjalistycznego sprzętu – ograniczają możliwość systematycznego badania wód powierzchniowych i pitnych. Wrocławski projekt ma na celu przełamanie tych barier, oferując technologię, która zrewolucjonizuje podejście do monitoringu jakości wody.
Nowe rozwiązanie z Wrocławia
Wrocław staje się liderem w walce z mikroplastikiem dzięki pionierskiemu projektowi realizowanemu przez konsorcjum Politechniki Wrocławskiej, start-upu Techsy, MPWiK i Wód Polskich. Celem jest stworzenie systemu zdolnego do automatycznego, ciągłego monitorowania mikroplastiku i substancji ropopochodnych w wodzie, z wynikami dostępnymi w czasie rzeczywistym. Projekt, który otrzymał rekomendację do dofinansowania w wysokości 13,7 mln zł w ramach konkursu NCBR Hydrostrateg III, ma zostać ukończony w ciągu trzech lat. Jego unikalność polega na pełnej automatyzacji i zdolności do działania przez całą dobę, bez konieczności angażowania człowieka.
Prof. Justyna Rybak z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej podkreśla znaczenie projektu: „Podobnie jak monitorujemy jakość powietrza pod kątem pyłów zawieszonych czy tlenku węgla, nasz system pozwoli na bieżącą kontrolę jakości wody pod kątem mikroplastiku. To kluczowy krok w kierunku bezpieczeństwa publicznego”. Urządzenie, które ma być wielkości szafy, będzie samodzielnie pobierać próbki wody, analizować je i przesyłać dane do instytucji odpowiedzialnych za jakość wody. MPWiK Wrocław odegra kluczową rolę w testowaniu technologii w rzeczywistych warunkach, weryfikując jej funkcjonalność i optymalizując system. To rozwiązanie ma szansę nie tylko poprawić jakość wody pitnej, ale także ustanowić nowy standard w globalnym monitoringu środowiska wodnego.
Jak to działa? Wnętrze systemu monitorowania mikroplastiku
Wrocławski system monitorowania mikroplastiku to połączenie zaawansowanych technologii inżynieryjnych i analitycznych, zaprojektowanych w przystępny sposób. Kluczowym elementem jest hydrocyklon, który pobiera próbki wody i selekcjonuje cząsteczki w sposób ciągły, oddzielając większe zanieczyszczenia od mikroplastiku. Następnie układ mikrofluidyczny – porównywalny do „kropli pod mikroskopem” – umożliwia precyzyjną analizę małych próbek wody, przepływających z prędkością 10 mikrolitrów na sekundę. Proces wspierają pompy i zbiorniki, które zapewniają stabilny przepływ wody, oraz techniki spektroskopowe, zdolne do wykrywania czterech głównych polimerów stanowiących około 80% mikroplastiku w wodzie: polietylenu (PE), polipropylenu (PP), polistyrenu (PS) i politereftalanu etylenu (PET).
System jest zaprojektowany do wykrywania cząstek o średnicy od 5 do 300 mikrometrów, które dominują w środowisku wodnym. Cały proces analizy próbki trwa około godziny, a wyniki są przesyłane w czasie rzeczywistym do komputerów instytucji wyposażonych w system. Urządzenie, wielkości szafy, jest bezobsługowe i może działać nieprzerwanie przez co najmniej 30 dni. To rozwiązanie łączy precyzję laboratoryjną z praktycznością zastosowań terenowych, oferując nową jakość w monitoringu wody.
Gdzie i po co?
Wrocławski system monitorowania mikroplastiku ma szerokie zastosowanie, odpowiadając na potrzeby różnych sektorów. W sieciach wodociągowych miast, takich jak Wrocław, umożliwi ciągłe monitorowanie jakości wody pitnej, zapewniając mieszkańcom pewność, że kranówka jest wolna od szkodliwych cząstek. W rzekach i ciekach powierzchniowych, takich jak Odra czy Nysa Kłodzka, system pozwoli ocenić wpływ działalności człowieka, takiej jak zrzuty ścieków czy opady atmosferyczne, na zanieczyszczenie mikroplastikiem. W oczyszczalniach ścieków urządzenie pomoże w weryfikacji skuteczności procesów filtracji, co jest kluczowe w kontekście unijnych wymogów dotyczących jakości wody.
System znajdzie zastosowanie również w przemyśle spożywczym, gdzie woda jest kluczowym składnikiem produktów, takich jak napoje czy przetwory. Automatyczne monitorowanie zapewni zgodność z normami czystości i bezpieczeństwa. Co więcej, mobilność systemu pozwoli na jego użycie w miejscach czasowo zagrożonych, takich jak obszary po powodziach czy wyciekach przemysłowych. W perspektywie globalnej, technologia ta może stać się standardem w monitoringu wód, wspierając wysiłki na rzecz zrównoważonego zarządzania zasobami wodnymi i realizacji celów ONZ w zakresie ochrony środowiska do 2025 roku.
Źródło: PAP
