Αξιοποίηση φωτοκαταλυτικών μεθόδων για επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση γκρίζου νερού
Authors: Τσουμαχίδου Σοφία 
Published: September 2021

Τα τελευταία χρόνια η ανθρωπότητα βρίσκεται αντιμέτωπη με το πρόβλημα της ρύπανσης του νερού, ένα θέμα που απειλεί όχι μόνο την υγεία των ανθρώπων αλλά υποβαθμίζει και την ποιότητα της ζωής τους. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (WHO), υπολογίζεται πως, παγκοσμίως, 663 εκατομμύρια άνθρωποι έχουν πρόσβαση σε πηγές πόσιμου νερού αμφιβόλου ποιότητας. Επιπλέον, τουλάχιστον 1.9 δισεκατομμύρια άνθρωποι βασίζουν τις ανάγκες τους για νερό σε πηγές που είναι μολυσμένες. Η αυξανόμενη επιβάρυνση του υδροφόρου ορίζοντα σε συνδυασμό με την αύξηση των αναγκών για καθαρό νερό, καθιστούν αναγκαία την ορθολογικότερη διαχείριση των υδάτων. Δεδομένης της παγκόσμιας λειψυδρίας, του προβλήματος της ρύπανσης και των μελλοντικών απαιτήσεων για καθαρό νερό, η σκέψη σχετικά με την επαναχρησιμοποίηση ανακυκλωμένων αποβλήτων ως εναλλακτική πηγή νερού κερδίζει ολοένα και περισσότερο το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας. Μία σημαντική πηγή ανακτήσιμου νερού, είναι τα λύματα που προέρχονται από τις οικιακές δραστηριότητες, τα οποία χαρακτηρίζονται ως «γκρίζο νερό». Λόγω της χαμηλής του περιεκτικότητας σε μολυσματικά παθογόνα αλλά και άζωτο, σε σχέση με άλλα απόβλητα, η επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση του γκρίζου νερού αποκτά όλο και μεγαλύτερη προσοχή. Η επαναχρησιμοποίηση γκρίζου νερού σε δραστηριότητες που δεν απαιτούν ποιότητα πόσιμου νερού μπορεί να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο βιώσιμης διαχείρισης των υδατικών πόρων, λόγω των σοβαρών ελλείψεων σε καθαρό νερό, της μείωσης των βροχοπτώσεων και της σοβαρής ρύπανσης του υδάτινου στοιχείου. Η επεξεργασία και επαναχρησιμοποίησή του, εκτός του ότι συμβάλει σημαντικά στη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος, μπορεί να οδηγήσει σε εξοικονόμηση χρημάτων για τον καταναλωτή, αλλά και να μειώσει αισθητά τις ανάγκες των νοικοκυριών σε καθαρό νερό. Οι Προχωρημένες Οξειδωτικές Μέθοδοι Αντιρρύπανσης αποτελούν μία ομάδα μεθόδων φιλικών προς το περιβάλλον, που στόχο έχουν την αντιμετώπιση του προβλήματος της ρύπανσης στην αέρια, υγρή και στερεή φάση. Σε αυτές τις μεθόδους ανήκουν και η ετερογενής και ομογενής φωτοκαταλυτική οξείδωση, που τα τελευταία χρόνια έχουν δώσει εξαιρετικά ικανοποιητικά και ελπιδοφόρα αποτελέσματα σε ό,τι αφορά την αποικοδόμηση ρύπων και μικροοργανισμών. Στόχο της παρούσης διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η εφαρμογή αυτών των δύο μεθόδων, αρχικά στην αποικοδόμηση δύο πρότυπων ρυπογόνων οργανικών ουσιών που εμπεριέχονται στο γκρίζο νερό και εν συνεχεία στην επεξεργασία προσομοιωμένου γκρίζου νερού, με στόχο τη μείωση του οργανικού του φορτίου, ώστε να καταστεί κατάλληλο για επαναχρησιμοποίηση. Η μελέτη της αποικοδόμησης των πρότυπων ρυπογόνων οργανικών ενώσεων είχε ως στόχο την εκτίμηση της κινητικής της οξείδωσης και του βαθμού ανοργανοποίησης, τη σύγκριση της αποτελεσματικότητας των καταλυτών που χρησιμοποιήθηκαν και την εξέταση των διαφόρων παραμέτρων που επηρεάζουν την ταχύτητα της οξείδωσης. Εν συνεχεία, η φωτοκαταλυτική οξείδωση εφαρμόσθηκε σε προσομοιωμένο απόβλητο, υπό τεχνητό και ηλιακό φωτισμό, ώστε να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα της μεθόδου για την ανοργανοποίηση του γκρίζου νερού και την ενδεχόμενη επαναχρησιμοποίηση του. Η παρασκευή του προσομοιωμένου γκρίζου νερού, βασίσθηκε στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του αληθινού αποβλήτου, τα οποία προσδιορίσθηκαν στα πλαίσια της διατριβής. Επιπλέον, κρίθηκε αναγκαία η πραγματοποίηση αναλύσεων με στόχο την αξιολόγηση της τοξικότητας και φυτοτοξικότητας, της βιοαποικοδομησιμότητας του αποβλήτου και την αναγνώριση των ενδιάμεσων προϊόντων που δημιουργούνται κατά τη φωτοκαταλυτική αποικοδόμηση των συστατικών του.