Woda, którą pijemy, kryje niewidoczne zagrożenia – leki, hormony i chemikalia, które zaburzają zdrowie ludzi i ekosystemów. Standardowe oczyszczalnie nie radzą sobie z tym problemem, ale polscy naukowcy z Gdańska i Wrocławia mają rozwiązanie: technologię zimnej plazmy atmosferycznej.
Każdego dnia korzystamy z wody, nie zdając sobie sprawy, że zawiera ona niewidoczne, ale groźne zanieczyszczenia: pozostałości leków, hormony, pestycydy i chemikalia przemysłowe. Wśród nich szczególne obawy budzą substancje endokrynnie czynne (ang. Endocrine-Disrupting Chemicals, EDCs), które zakłócają funkcjonowanie układu hormonalnego ludzi i zwierząt, prowadząc do problemów zdrowotnych, takich jak zaburzenia płodności, choroby tarczycy czy nowotwory. EDCs pochodzą głównie z przemysłu farmaceutycznego (np. antybiotyki, środki antykoncepcyjne), rolnictwa (pestycydy) oraz ścieków miejskich.
Skala problemu jest ogromna. Według raportów WHO, w wodach powierzchniowych Europy wykrywa się setki mikrocząsteczek leków, a w Polsce badania wskazują na obecność EDCs w rzekach, takich jak Wisła czy Odra. Standardowe oczyszczalnie ścieków, oparte na procesach biologicznych i chemicznych, nie są w stanie skutecznie usuwać tych związków, które często wracają do obiegu wodnego, trafiając do kranów i ekosystemów. Dlaczego tradycyjne metody zawodzą? Wymagają kosztownych utleniaczy lub reduktorów, generują odpady chemiczne i nie radzą sobie z różnorodnością zanieczyszczeń. Polski wynalazek, oparty na zimnej plazmie, może być odpowiedzią na te wyzwania, oferując ekologiczną i efektywną alternatywę.
W lipcu 2025 roku zespół naukowców z Uniwersytetu Gdańskiego (UG), Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego (GUMed) oraz Politechniki Wrocławskiej (PWr) otrzymał patent na przełomową technologię oczyszczania wody z użyciem zimnej plazmy atmosferycznej. Projekt, prowadzony m.in. przez dr hab. Magdę Caban z UG i dr hab. Annę Dzimitrowicz z PWr, zdobył uznanie w konkursie „Eureka!” Dziennika Gazety Prawnej, co potwierdza jego potencjał gospodarczy.
Prace nad wynalazkiem rozpoczęły się kilka lat temu w ramach konsorcjum finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki (projekt Sonata 15). Początkowym celem było opracowanie metody usuwania antybiotyków z wód, ale badania szybko rozszerzono na inne EDCs, w tym pozostałości leków i pestycydów. Po sukcesach w warunkach laboratoryjnych, w 2022 roku zespół otrzymał nagrodę za metodę dezaktywacji antybiotyków, co stało się fundamentem dla obecnego patentu.
Skąd pomysł na zimną plazmę? Inspiracją były badania nad jej właściwościami w innych dziedzinach, np. w dezynfekcji czy przemyśle spożywczym. Naukowcy zauważyli, że nietermiczna plazma, generowana w warunkach atmosferycznych, może skutecznie rozkładać związki chemiczne bez użycia toksycznych substancji. Współpraca między Gdańskiem a Wrocławiem pozwoliła połączyć ekspertyzę w biotechnologii, chemii i inżynierii, tworząc rozwiązanie, które może zmienić sposób oczyszczania wód na świecie.
Jak działa technologia zimnej plazmy?
Zimna plazma atmosferyczna, zwana nietermiczną, to zjonizowany gaz, w którym znaczna część cząstek jest naładowana elektrycznie, ale temperatura pozostaje bliska pokojowej. W odróżnieniu od plazmy gorącej (np. w gwiazdach), zimna plazma jest bezpieczna i łatwa do zastosowania w warunkach ziemskich. W wynalazku polskich naukowców plazma jest generowana w specjalnym układzie reakcyjno-wyładowczym za pomocą wyładowania jarzeniowego w powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym, co eliminuje potrzebę kosztownych gazów, takich jak hel czy argon.
Proces oczyszczania polega na przepuszczeniu zanieczyszczonej wody przez komorę, w której działa zimna plazma. Plazma wytwarza reaktywne formy tlenu i azotu, rodniki, elektrony solwatowane oraz promieniowanie UV, które wspólnie rozkładają EDCs na nieszkodliwe związki, takie jak woda i dwutlenek węgla. Kluczową zaletą jest brak konieczności stosowania chemicznych utleniaczy czy reduktorów, które w tradycyjnych metodach generują odpady i zwiększają koszty. System działa w sposób ciągły i przepływowy, co oznacza, że może być łatwo zintegrowany z istniejącymi oczyszczalniami.
Technologia wyróżnia się prostotą i bezpieczeństwem dla środowiska. Jak podkreśla dr hab. Magda Caban, zimna plazma oferuje wysoką skuteczność, łatwość zastosowania i minimalny wpływ na ekosystemy wodne, co czyni ją obiecującą alternatywą dla tradycyjnych metod.
Dlaczego ten wynalazek się opłaca?
Polski wynalazek ma potencjał, by zrewolucjonizować oczyszczanie wody dzięki unikalnym cechom. Po pierwsze, umożliwia jednoczesne usuwanie co najmniej siedmiu różnych zanieczyszczeń biologicznie czynnych, takich jak antybiotyki, hormony czy pestycydy, co jest trudne do osiągnięcia w standardowych procesach. Po drugie, brak konieczności stosowania szlachetnych gazów wyładowczych, takich jak hel, znacząco obniża koszty eksploatacji.
System przepływowy, zaprojektowany przez naukowców, pozwala na ciągłą pracę reaktora, co czyni go gotowym do skalowania na potrzeby dużych oczyszczalni. W porównaniu z metodami chemicznymi, które wymagają drogich reagentów i generują odpady, technologia zimnej plazmy jest bardziej energooszczędna i ekologiczna. Badania laboratoryjne wykazały, że metoda osiąga wysoką skuteczność w degradacji EDCs, a jej niska energochłonność sprawia, że jest ekonomicznie opłacalna nawet dla mniejszych zakładów.
Dla przemysłu oznacza to możliwość obniżenia kosztów oczyszczania ścieków przy jednoczesnym spełnieniu coraz surowszych regulacji środowiskowych UE, takich jak dyrektywa dotycząca oczyszczania ścieków miejskich. Wynalazek może także ograniczyć zjawisko wielolekooporności bakterii, które rozwija się w wyniku obecności antybiotyków w wodzie, co ma znaczenie dla zdrowia publicznego.
Gdzie może działać nowa technologia?
Technologia zimnej plazmy ma szerokie zastosowanie w różnych sektorach. Największym odbiorcą może być przemysł farmaceutyczny, który generuje ścieki zawierające wysokie stężenia leków i EDCs. Modernizacja oczyszczalni przy zakładach produkcyjnych pozwoliłaby zmniejszyć ich negatywny wpływ na środowisko wodne. Podobne korzyści odniosą gospodarstwa rolne, gdzie pestycydy i nawozy zanieczyszczają wody gruntowe i powierzchniowe.
W miastach technologia może być zintegrowana z istniejącymi oczyszczalniami ścieków, szczególnie w dużych aglomeracjach, takich jak Warszawa, Kraków czy Trójmiasto, gdzie problem EDCs jest szczególnie dotkliwy. System przepływowy umożliwia łatwą adaptację do obecnej infrastruktury, co obniża koszty wdrożenia. Branże takie jak kosmetyczna, chemiczna czy spożywcza, które również generują zanieczyszczenia biologicznie czynne, mogłyby skorzystać na tej metodzie, poprawiając swoją zgodność z normami środowiskowymi.
Wdrożenie technologii może znacząco zmniejszyć toksyczny wpływ przemysłu na ekosystemy wodne, chroniąc bioróżnorodność i zdrowie ludzi. Obecnie naukowcy przygotowują się do testów w warunkach rzeczywistych, które mają potwierdzić skuteczność metody na większą skalę. Jeśli wyniki będą pozytywne, technologia może trafić do przemysłu w ciągu kilku lat, stając się polskim wkładem w globalną walkę z zanieczyszczeniem wód.
Źródło: Radio Gdańsk
