Pracovní skupiny

WP1: Reduktivní technologie

image5Technologie založené na reduktivním účinku nanočástic kovů (především nanočástic kovového železa) pro sanace podzemních, odpadních a povrchových vod. Tyto technologie jsou účinné pro nejrůznější typy kontaminace, jsou relativně rychlé a mají velmi malé negativní vlivy na životní prostředí. Z tohoto pohledu se jedná o moderní sanační techniky s velkou přidanou hodnotou. Bylo prokázáno, že nanočástice kovového železa jsou schopny odstranit více než 70 různých látek, kontaminujících životní prostředí, mezi které patří chlorované uhlovodíky, nitroderiváty, herbicidy, některé těžké kovy, arsén, radionuklidy.


WP2: Oxidační technologie

image2 Technologie založené na (i) oxidačním účinku sloučenin s vysokými oxidačními stavy železa, (ii) řízené katalyzované dekompozici peroxidu vodíku a (iii) fotokatalytickém odbourání polutantů s využitím TiO2 imobilizovaného na vhodných substrátech pro ekologicky šetrné čištění povrchových, odpadních a podzemních vod a půd. Technologie založené na aplikaci ferátů (sloučenin železa ve vysokých oxidačních stavech FeIV, FeV, FeVI) mají obrovský aplikační potenciál zejména pro kombinovanou možnost oxidačního efektu a precipitačního efektu. Právě do struktury vznikajícího hydroxidu železitého se s vysokou účinností zabudovávají například těžké kovy či arsen. Materiály jsou tak široce použitelné pro odstranění oxidativně odbouratelných organických sloučenin, ale i těžkých kovů, kyanidů, arsenu či mikrocystinu. Z dalších oxidačních metod je důležitý řízený rozklad peroxidu vodíku s využitím heterogenních katalyzátorů. Tyto metody dovolují řídit kinetiku rozkladu peroxidu vodíku, což je důležité zejména v oxidativních technologiích čištění podzemních, ale i odpadních vod. Tyto heterogenně katalyzované procesy jsou pomalejší oproti klasické Fentonově reakci s homogenní katalýzou, což je například v technologiích čištění podzemních vod žádoucí.


WP3: Biotechnologie

image3Inovativní bioremediační technologie představují k životnímu prostředí šetrné sanační metody pro dekontaminace persistentních organických (POPs) a dalších polutantů z půd. Tyto metody jsou obvykle založeny na aplikaci, či stimulaci alochtonních, či autochtonních mikroorganismů. Tento pracovní balíček se zabývá alternativními inovativními metodami tj. metodou mykoremediace a metodou kompostování. Metoda mykoremediace představuje bioaugmentační techniku založenou na aplikaci ligninolytických hub, které produkují extracelulární degradativní enzymy s nízkou substrátovou specifikou. Ligninolytické houby jsou známy i svojí schopností dále rozkládat primární transformační produkty (chinony, hydroxyl deriváty, chlorbenzoové kyseliny a další) a snižovat ekotoxicitu a endokrinní aktivitu. Metoda kompostování je založena na aktivitě obrovského množství nespecifických druhů bakterií a hub. Kompostovací proces díky své ekologické robustnosti a různorodosti výskytu bakterií a saprofytických hub představuje velmi perspektivní a ekonomicky relevantní metodu pro bioremediace organopolutantů.


WP4: Nano/bio-modifikované filtry a membrány

image4Aplikace membránových technologií čištění vod naráží na jeden zásadní problém, a tím je především biologické a mikrobiální zanášení membránového povrchu, které způsobuje pokles permeability, tedy pokles hydraulického výkonu systému. Po určitém provozním čase je nutné membránu ze systému vyjmout a podrobit ji fyzikálnímu a chemickému čištění. To znamená diskontinuitu provozu a navíc aplikaci chemických činidel, především sloučenin chloru a organických i anorganických kyselin, které mohou představovat jisté ekologické riziko. Nanočástice stříbra vykazují zcela mimořádnou aktivitu vůči široké škále bakterií, kvasinek i hub s velmi nízkými hodnotami minimálních inhibičních koncentrací. Aktivita nanočástic stříbra tak často přesahuje účinnost například komerčních antifungálních látek. Vhodné ukotvení nanočástic stříbra může vést k samočistícímu efektu membrán a filtrů a tudíž k zásadnímu zefektivnění těchto technologií. Naproti tomu, přirozené biofilmy jsou perspektivní technologií čištění odpadních vod se specifickým typem znečištění.


WP5: Kombinované technologie

image5Nanotechnologie i biotechnologie představují progresivní metody čištění vod. V rámci řešení pracovního balíčku jsou vyvíjeny a ověřovány technologie využívající souběžných účinků biotických a abiotických redukčních činidel (například nanočástice kovového železa + biosurfaktanty) za účelem čištění podzemních vod kontaminovaných chlorovanými uhlovodíky. Kombinované technologie mohou přinést řadu benefitů od zvýšené účinnosti, snížené ekonomické náročnosti až po synergický efekt jednotlivých technologických kroků. Pracovní balíček je tedy orientován na vývoj a testování kombinovaných technologií využívajících aplikaci moderních oxidativních nanomateriálů, reduktivních nanomateriálů, biotechnologií či nanovláken.


WP6: Analytické metody

image6Správné použití analytických metod představuje zásadní předpoklad pro korektní vyhodnocování účinnosti dekontaminačních metod. V rámci řešení projektu je sledována rozsáhlá skupina polutantů vyskytujících se v různých environmentální matricích. Vzhledem k rozdílným vlastnostem jednotlivých skupin polutantů a matric vyžadují jednotlivé případy mnohdy specifické přístupy při používání analytických strategií. Tento aspekt je patrný zejména v případě nově se objevujících typů kontaminantů z oblasti látek osobního používaní a různých aditiv tzv. endokrinních disruptorů a rovněž farmak. Tyto látky jsou biologicky aktivní, a tedy nebezpečné i ve velmi malých koncentracích, ve kterých se v životním prostředí nacházejí. Analytické systémy musejí být správně nastaveny na takovouto mnohdy ultrastopovou analýzu. Dalším úskalím je jejich chemická různorodost představující látky s rozdílnými polaritami, molekulovými hmotnostmi a funkčními skupinami. WP6 je tedy podpůrným pracovním balíčkem pro stanovení a optimalizaci nových metod detekce polutantů, studium ekotoxicity a monitoring nanomateriálů v životním prostředí.