A mikro és nano műanyagokról szóló négyrészes sorozatunk első két részében a mikroszennyezők élettani hatásairól, illetve környezetünkben való előfordulásukról írtunk. A harmadik rész arról szólt, hogy a vezetékes ivóvízben mekkora a valószínűsége a  mikroműanyag előfordulásának és milyen technikai lehetőségek léteznek a probléma orvoslására.

‍

Sorozatunk lezárásaként ezúttal azt a kérdést járjuk körül, hogy vajon a szennyvíztisztítási technológia a mikro- és nano műanyag részecskék mekkora hányadát képes kivonni a szennyvízből és mi kell ahhoz, hogy a befogadó élővízfolyáson keresztül ne terheljük mikroműanyagokkal természeti környezetünket.

‍

Megoldáskeresés

‍

A legelterjedtebb biológiai elvű szennyvíztisztítók a szerves anyagok és szervetlen tápanyagok eltávolítására vannak optimalizálva, így a mikro műanyagoknak csak egy – igaz nem jelentéktelen – hányadát képesek eltávolítani, míg a nano műanyag részecskék kiszűrésére alkalmatlan, noha a 0,001–5 milliméteres műanyag részecskék szinte minden háztartásból és ipari folyamatból bekerülnek a csatornahálózatba. Jelenleg csak a membrántechnológia alkalmas az ilyen kis méretű műanyagok kiszűrésére, azonban ez a technológia már egy kicsit is jelentősebb üzemméret felett is elviselhetetlen anyagi terhet helyez a szolgáltató vállára.

‍

Éppen ezért egyre több kutatás szól olyan új biológiai módszerekről, amelyek olcsóbb alternatívát kínálhatnak a drága membrántechnológiák helyett. Ebben a cikkben végigjárjuk a mikroműanyagok útját a szennyvízben, megnézzük a jelenlegi tisztítási eredményeket, a környezeti kockázatokat, az EU-s előírásokat és a jövőbeli megoldásokat.

‍

Honnan kerül mikroműanyag a szennyvízbe?

‍

A szennyvíz a mikroműanyagok egyik legfontosabb gyűjtőhelye. A legnagyobb forrását a háztartások jelentik. A legtöbb ember nem is sejti, hogy egy átlagos mosógépből egyetlen mosási ciklus során akár 700 000 apró szintetikus szál bocsátódik ki a poliészter, poliamid vagy akril anyagú ruhadarabokból. Ezek a szálak a mosóvízzel közvetlenül a csatornába kerülnek. Hasonlóan jelentős mennyiség származik a tisztítószerekből és a kozmetikumokból (peelingek, fogkrémek, tusfürdők mikrogyöngyei).

‍

Ipari oldalról a műanyaggyártás, textilipar és csomagolóipar csatornába kerülő hulladéka a fő forrás, de egyesített csatornahálózat esetén a városi csapadékvíz-elvezető rendszeren keresztül is bemosódik a közlekedésből származó por, gumiabroncs-kopás révén keletkező szemcse is. Légköri ülepedés és városi por folyamatosan táplálja a rendszert.

‍

A leggyakoribb komponensek a polimerek, a polietilén (PE), polipropilén (PP), polietilén-tereftalát (PET), polisztirol (PS) és poliamid (PA). Ezek szálak, fragmentumok, filmek vagy gömbök formájában jelennek meg a szennyvízben, átlagosan néhány száz darab literenként.

‍

Mennyit távolít el a szennyvízkezelés és hová kerül a maradék?

‍

A hagyományos mechanikai-biológiai-kémiai telepek nem kifejezetten mikroműanyag-eltávolításra lettek tervezve, ám ehhez képest meglepően hatékonyak. Nemzetközi meta-analízisek szerint az eltávolítás 70–99 % között mozog.

‍

A Hu et al. (2024) átfogó tanulmány szerint az első tisztító fokozatban (rácsozás, homok- és zsírfogó, előülepítés) már 57–88 %-os hatékonyságot ér el a rendszer. A  a második, biológiai fokozatban (eleveniszap) pedig további 42–99 %-os eredményt képes elérni. A harmadik (biológiai tápanyag eltávolítás) fázis során még tovább javítják az eredményt.

‍

Az eltávolított mikroműanyagok túlnyomó többsége (90–99 %) a szennyvíziszapban köt ki.  A nem eltávolított rész a tisztított szennyvízben (effluens) jut a folyókba és tavakba.

‍

A környezeti hatás azonban még így is aggasztó: A folyóvizekbe kerülő mikroműanyagok planktonokba, halakba és kagylókba épülnek be, bioakkumulálódnak a táplálékláncban, csökkentik az élőlények szaporodóképességét és toxikus adalékanyagokat (ftalátok, nehézfémek) szállítanak.

‍

Szigorodó követelmények

‍

2024 január 1-jén lépett hatályba az Urban Wastewater Treatment Directive (2024/3019) módosítása, amely kötelezővé teszi a mikroműanyagok monitoringját a 10 000 lakosegyenérték feletti telepeken – befolyó, effluens és iszap vonatkozásában egyaránt. A Delegated Decision (EU) 2024/1441 egységes mérési módszertant ír elő. Ezek a szabályok a Zero Pollution Action Plan részét képezik. A hagyományos szennyvíztisztító rendszereknél a membrántechnológiák megbízhatóbb megoldást jelentenek:

‍

• Membrán bioreaktor (MBR): UF/MF membrán + biológia kombinációval 95–99,9 % eltávolítás érhető el.
• Ultrafiltráció (UF) és nanofiltráció (NF): 95–99,9 % hatékonyság.
• Fordított ozmózis (RO): >99,9 %, különösen a nano műanyagokra.

‍

Ezekkel a módszerekkel a tisztított vízben gyakorlatilag nullára csökkenthető a mikroműanyag-koncentráció, azonban nagyon magas a beruházási és üzemeltetési költségük, emiatt pedig a legtöbb telep üzemeltetője számára elérhetetlenek.

‍

Ígéretes biológiai alternatívák

‍

Egyre több kutatás foglalkozik mikrobiológiai módszerekkel, amelyek a meglévő eleveniszapos telepekbe is beépíthető műszaki megoldásokkal kecsegtetnek, ugyanakkor esélyt kínálnak a drága membrántechnológiák helyettesítésére.

A University of Waterloo kutatói közönséges szennyvíz-baktériumokba PET-degradáló géneket juttattak be konjugációval. A módosított törzsek mindössze négy nap alatt 40 %-kal bontották le a PET-filmet 50 °C-on.

‍

Hasonló eredményeket ért el az Northwestern Polytechnical University csapata a Comamonas testosteroni nevű, természetesen előforduló szennyvíz-baktériummal, amely PET-et bont nanoműanyagokká, majd enzimmel monomerre, és végül szén forrásként hasznosítja.

‍

Ezek a módszerek alacsony energiaigényűek, nem követelnek meg magas nyomást, és hosszú távon olcsóbbak lehetnek, mint a fordított ozmózis. Bár még nagyrészt pilot-szinten állnak, ígéretesek a hagyományos telepek utólagos korszerűsítése szempontjából.

‍

Mi történik a szennyvíziszapba került mikroműanyagokkal?

‍

A mikroműanyagoknak tehát csekély hányadát a tisztított szennyvízen keresztül jutatjuk a természetbe, ami akkor is így van, ha a jól működő tisztítótelepek már most is jelentős hányadát kivonják belőle. A szennyvíziszapba kerülő mikroműanyag részecskék azonban továbbra is megoldandó problémát jelentenek.

‍

Energetikailag korszerű megoldás a biogáz-előállítása szennyvíziszapból, amit energiahordozóként lehet hasznosítani. Felmerül, hogy vajon megoldás-e a anaerob rothasztás a mikroműanyag-kérdésre is? A válasz sajnos nemleges!

‍

A mikroműanyagok (MP-k) és nanoműanyagok (NP-k) nem bomlanak le jelentősen az anaerob rothasztás során.

‍

A folyamat elsősorban a szerves anyagok lebontására (biogáz-termelésre) optimalizált, a műanyag polimerek azonban rendkívül stabilak, és a rothasztó körülmények (35–55 °C, oxigénmentes környezet, 15–30 napos tartózkodási idő) nem elegendőek ahhoz, hogy lebontsák őket.

‍

A rothasztás során a szerves anyagok lebomlanak, ezért a maradék szárazanyagban relatíve dúsul a mikroműanyag-tartalom. Felmerül tehát, hogy mi történik, ha a rothasztott szennyvíziszapot töltőföldként hasznosítják? A válasz az, hogy közvetlenül szennyezi a természetet — sőt, a mikroműanyag tartósan felhalmozódik a talajban. A mikroműanyagok ugyanis évtizedekig, akár 20–100 évig is megmaradnak, sőt ismételt iszap-kijuttatás esetén a talaj mikroműanyag-tartalma jelentősen megnő (akár 700–1 400 %-os növekedés is lehet néhány év alatt).

‍

Hatások abszolút nem szívderítőek: a mikroműanyag megváltoztatja a talaj szerkezetét, csökkenti a víztartó képességét, negatívan befolyásolja a mikrobiális közösséget, gátolhatja a növények gyökérfejlődését, és bekerülhet a táplálékláncba.

‍

A mikroműanyaggal terhelt szennyvíziszap műanyagmentesítésének lehetséges módját a termikus eljárások (égetés, pirolízis, hidrotermális kezelés) jelentik, melyek már hatékonyan elbontják a műanyagokat. A fejlett komposztálás vagy enzimes/biotechnológiai utókezelés jelenleg még kísérleti stádiumban van.

Ha tehát az iszapot mezőgazdaságban akarják hasznosítani, a mikroműanyag-tartalom jelentős környezeti kockázatot jelent, ezért sok helyen előtérbe kerül az alternatív hasznosítás (pl. rekultiváció, cementgyári tüzelőanyag).

‍

A részeredmény csupán egy méregdrága önbecsapás

‍

Az EU-s előírások, a membrántechnológiák és az új biológiai módszerek (módosított baktériumok és enzimek) együttesen lehetővé teszik, hogy egyre hatékonyabban és gazdaságosabban kezeljük ezt a modern kihívást. Magyarországon a Balla Alexia-féle kutatások és a MicroDrink projekt segítenek a gyakorlati alkalmazás előkészítésében. A szennyvíztelepek így nem csupán a hagyományos szennyezőket, hanem a rejtett műanyag-szennyezést is egyre jobban kezelik – folyóink és ivóvizeink védelmében. Az iszapkezelésre és a szennyvíziszapban lévő mikroműanyagok végleges eliminálására azonban változatlanul nem vetül reflektorfény, márpedig e nélkül csak rész sikert arattunk: a folyóinkat mentesítjük a műanyagoktól, miközben a földjeinket bőszen szennyezzük tovább.

‍

Források:

Balla A. (2025) – Szegedi Tudományegyetem, Hu et al. (2024) – ScienceDirect, Iyare et al. (2020) – Royal Society of Chemistry, EU 2024/3019, Yip et al. (2024), Wilkes et al. (2024)