За кілька метрів під міськими вулицями по всьому світу таїться небезпечна та, м’яко кажучи, неприємна загроза нашому способу життя: жироберги. Ці гігантські, схожі на бетон конгломерати, що складаються з кулінарної олії, жиру, дитячих підгузків, вологих серветок та подібних відходів, злипаються у маси в наших каналізаційних системах, створюючи величезні затори. Вони не лише надзвичайно важкі для ліквідації, але й здатні виростати до велетенських розмірів. Наприклад, у 2017 році в Лондоні, одному з найстаріших і найбільших міст світу з його розгалуженою, історичною каналізаційною мережею, був виявлений монструозний жироберг довжиною 250 метрів та вагою 118 тонн – це приблизно стільки ж, скільки важать два літаки Airbus A318.
Постійне очищення цих засмічень, перш ніж вони спричинять вилив стічних вод на вулиці, вимагає значних людських ресурсів та безперервного моніторингу. У Сполучених Штатах Америки, за оцінками, на розбиття цих відкладень та усунення завданих ними збитків витрачається до 25 мільярдів доларів США щорічно. Проте команда інженерів з Університету RMIT в Австралії працює над двома новаторськими методами, які мають на меті зменшити утворення жиробергів і потенційно зберегти містам по всьому світу мільярди доларів щороку. Університет RMIT, Королівський Мельбурнський Інститут Технологій, є одним з провідних дослідницьких та освітніх закладів Австралії, відомим своїми інноваціями в інженерії та прикладних науках.
Як же формуються жироберги? Жир, олія та мастила (разом відомі як ЖОМ) змішуються з каналізаційною водою та кальцієм, який вивільняється з бетонних каналізаційних труб, і з часом тверднуть. ЖОМ, зокрема, потрапляє до каналізації з побутових та комерційних кухонних стічних вод. Хоча сантехнічні пристрої, які називаються жироуловлювачами, перехоплюють значну частину ЖОМ ще до того, як він потрапляє в каналізаційні лінії, певна кількість все ж таки проникає далі.
Зупиняємо жир на його шляху
Щоб додатково зменшити кількість ЖОМ, що потрапляє до каналізаційних систем безпосередньо від джерела, команда RMIT розробила вдосконалений жироуловлювач, який більш ніж удвічі ефективніше захоплює жири, ніж наявні системи. Зовні конструкція дослідників нагадує звичайний жироуловлювач, але насправді вона має низку фізичних перегородок, які уповільнюють потік стічних вод і відокремлюють більші частки жиру. Потім до вмісту додається галун – хімічна речовина для очищення води, яка допомагає зліплювати дрібніші, завислі жири, щоб їх можна було легко видалити. Галун – це подвійна сіль сульфату алюмінію та лужного металу, широко застосовується для коагуляції забруднень у воді.
«У той час як традиційні перехоплювачі видаляють лише близько 40% жирів, наша система досягла до 98% ефективності – навіть під час випробувань зі справжніми кухонними стічними водами», – зазначила доктор Нілуфа Султана, провідна авторка статті, що описує цю систему і була опублікована в журналі ACS ES&T Water у липні.
Вона також зауважила, що система ефективно працювала при високих температурах та коли в стічні води потрапляв мийний засіб для посуду. Більше того, цю технологію можна інтегрувати в наявні системи керування жиром для кухонь будь-якого розміру.
Проте система поки не досконала: дослідники працюють над інтеграцією принципів гідродинаміки, щоб покращити видалення ЖОМ без необхідності хімічної обробки, що дозволить її комерціалізацію відповідно до норм громадської інфраструктури.
Кращі труби = менше жиробергів
Для другого етапу свого комплексного рішення, інженери з того ж дослідницького центру розробили нове покриття для внутрішніх стінок каналізаційних труб.
Спочатку вони імітували умови, в яких утворюються жироберги, використовуючи бетонні блоки (схожі на каналізаційні труби) та синтетичну ЖОМ-воду в контрольованих умовах протягом 30 днів. Це дозволило жиробергу утворитися як на звичайних бетонних блоках, так і на блоках з новим цинко-поліуретановим покриттям, яке вони розробили. Цинк є металом, що покращує хімічні та механічні властивості покриття, тоді як поліуретан – це міцний і гнучкий полімер, що широко використовується для покриттів завдяки своїй стійкості до стирання та хімікатів.
Покриття зменшило вивільнення кальцію на 80%, що, своєю чергою, знизило накопичення ЖОМ на бетоні на 30%. Воно також є самовідновним, що означає, що якщо його подряпають або пошкодять тверді матеріали, що протікають через каналізаційні лінії, покриття може самовідновитися та продовжити термін своєї експлуатації.
Це значний прорив у порівнянні з покриттями, які широко застосовуються нині. «Традиційні покриття, такі як гідроксид магнію, що використовуються понад два десятиліття, ефективні у боротьбі з корозією каналізації, але можуть ненавмисно сприяти накопиченню ЖОМ, взаємодіючи з жирними кислотами», – пояснив доктор Біплоб Праманік, який очолював дослідження цього нового покриття, опубліковане в Chemical Engineering Journal минулого листопада.
Команда доктора Праманіка працює над подальшим покращенням механічної міцності покриття, щоб ще більше зменшити відкладення ЖОМ, а також підвищити його самовідновні властивості. Крім того, він керує проєктом зі створення передових жироуловлювачів, які будуть використовуватися в ресторанах, у співпраці з Австралійською дослідницькою радою. Ці інновації від Університету RMIT пропонують комплексну стратегію для боротьби з глобальною проблемою жиробергів, обіцяючи чистіші каналізаційні системи та значну економію для міст у всьому світі.
