Biologička ZUZANA BÁRTOVÁ z košického Ústavu geotechniky SAV sa podieľala na testovaní už patentovanej technológie, ktorá by pomohla riešiť hrozbu znečistenia podzemných vôd na Žitnom ostrove. Spolu s kolegami a kolegyňami z oddelenia minerálnych biotechnológií vyvíjajú tiež riešenie pre „oranžovú“ rieku Slaná.
V roku 2006 vznikol projekt Systematická identifikácia environmentálnych záťaží na Slovensku, vďaka ktorej bolo dodnes na našom území identifikovaných približne 1 800 kontaminovaných lokalít. 1 200 z nich pritom predstavuje riziko pre životné prostredie aj ľudské zdravie. O aké formy environmentálnych záťaží zvyčajne ide?
Vo všeobecnosti sú to všetky lokality, ktoré už sú vyhlásené za oficiálne environmentálne záťaže, ale patria sem aj tie potenciálne. Ako napríklad čerpacie stanice, pretože keď dôjde k ich odstráneniu, miesto sa musí dekontaminovať. Spadajú sem tiež rušňové depá, stanice, jednoducho každé miesto, ktoré sa vymyká z noriem a prekračuje limity pre prítomnosť určitých kovov alebo organických látok.
Veľkú časť environmentálnych záťaží predstavujú pozostatky banskej a priemyselnej činnosti z minulosti. Šlo najmä o ťažbu nerastných surovín a hutnícku výrobu. Environmentálne riziko predstavujú areály bývalých chemických závodov a tiež skládky odpadov z chemickej výroby, napríklad Istrochem a Chemko Strážske. V minulosti sa často nevedelo, že vyrábané látky, ako napríklad insekticídy DDT, lindan, PCB látky (polychlórované bifenyly) a podobne môžu škodiť životnému prostrediu a spôsobiť zdravotné problémy.
Kontaminované lokality v minulosti vznikali tiež z dôvodu absencie environmentálnych zákonov. Škodlivé látky sa často uložili na miesta bez izolačných prvkov a stále sú zdrojom znečistenia okolitého prostredia. Vďaka identifikácii environmentálnych záťaží sme si konečne mohli určiť ciele a priority a môžeme postupne vyvíjať technológie na ich riešenie.
„Veľkú časť environmentálnych záťaží predstavujú pozostatky banskej a priemyselnej činnosti z minulosti.“
Spomenúť môžeme dlhotrvajúci problém znečistenia vôd bývalou skládkou Chemických závodov Juraja Dimitrova v bratislavskej Vrakuni. Aký vývoj má za sebou táto potenciálna ekologická hrozba?
Environmentálna záťaž v tejto oblasti má svoj pôvod v roku 1873, keď časť koryta Mlynského ramena slúžila na odvedenie odpadových vôd z chemickej výroby v niekdajšej Dynamitke. Odpadové vody sa tu riedili a neskôr vtekali do Malého Dunaja. V 60. rokoch minulého storočia sa do už suchého koryta Mlynského ramena navážal odpad z Chemických závodov Juraja Dimitrova (CHZJD). V roku 1980 sa začala rekultivácia skládky. Jej podstata spočívala v prekrytí odpadu inertným materiálom, na ktorý bola rozprestretá ornica z výstavby vodného diela Gabčíkovo. Po prekrytí skládky sa lokalita mala využívať na poľnohospodárske účely, no tento zámer sa nakoniec neuskutočnil.
V rokoch 2013 – 2015 zabezpečilo Ministerstvo životného prostredia SR (MŽP SR) prvý podrobný geologický prieskum v oblasti skládky. Súčasťou záverečnej správy je analýza rizika znečisteného územia a štúdia uskutočniteľnosti sanácie. Až vďaka tomuto prieskumu získalo ministerstvo podrobné informácie o kontaminácii podzemnej vody, pôdy a horninového prostredia vrátane rozsahu kontaminačného mraku zasahujúceho do chránenej vodohospodárskej oblasti Žitný ostrov.
V priebehu rokov 2017 a 2018 zabezpečilo MŽP SR verejné obstarávanie na realizáciu projektu sanácie, na odborný geologický dohľad, vypracovanie a schválenie zámeru posudzovania vplyvov na životné prostredie a podalo žiadosť o vydanie územného rozhodnutia o umiestnení stavby, ktorou je výstavba podzemnej tesniacej steny a povrchovej tesniacej vrstvy. Po začatí prác stavebnej prípravy však došlo zo strany zhotoviteľa k ich pozastaveniu.
Doposiaľ projektované riešenie enkapsulácie, teda odizolovania uloženého nebezpečného chemického odpadu od okolitého prostredia malo za cieľ eliminovať značné environmentálne a zdravotné riziko, berúc do úvahy silne znečistenú pôdu a podzemné vody. Pod povrchom sa stále nachádza približne 120-tisíc m3 chemického odpadu.
Keďže v prípade Žitného ostrova ide o najväčšiu zásobáreň pitnej vody v strednej Európe, je dôležité nájsť a aplikovať konečné riešenie. Aký je súčasný stav?
Podľa MŽP SR sa v súčasnosti ako vhodnejšia a pravdepodobne i ekonomicky výhodnejšia javí metóda on-site termickej desorpcie. Ide o fyzikálny proces, kde dochádza k uvoľneniu chemicky stabilných organických látok z pevnej matrice bez chemickej zmeny látok. To znamená, že do koncového zariadenia – reaktora alebo spaľovne bude smerovať len zlomok pôvodného množstva kontaminovaného materiálu.
Navrhovaná metóda však nerieši kontamináciu podzemnej vody. Preto by bolo vhodné aj v tomto prípade vybudovať izolačnú bariéru, aby nedochádzalo k šíreniu znečisťujúcich látok a ku kontaminácii vôd na Žitnom ostrove. Z toho dôvodu by pre tento typ znečistenia bola vhodná prítomnosť čistiarne priamo na mieste, ktorá by zabezpečila odstránenie týchto toxických látok z podzemných vôd.
Oddeleniu minerálnych biotechnológií, kde pracujete, sa podarilo vyvinúť technológiu, ktorá by dokázala pomôcť pri riešení tejto environmentálnej záťaže.
Technológia čistenia vôd, vyvinutá u nás na Ústave geotechniky SAV, využíva ako hlavnú metódu elektrochemickú oxidáciu organických látok. Metóda je vhodná na spracovanie vôd s obsahom ťažko rozložiteľných organických látok, respektíve látok vysoko toxických. Okrem vstupných nákladov by už sama prevádzka nášho riešenia nebola finančne náročná vďaka využitiu fotovoltiky. Veľkou výhodou tejto technológie je fakt, že okrem toho, že je bezodpadová, pracuje priamo na mieste znečistenia. To znamená, že do skládky nemusíme zasahovať, otvárať ju a následne jej obsah prenášať na iné miesta.
O akú technológiu ide a ako funguje?
Keďže v prípade Vrakune ide o znečistenie organického pôvodu, nami navrhovaná technológia využíva dva základné princípy odstraňovania kontaminujúcich látok z podzemnej vody. Prvým sú deštruktívne procesy, pri ktorých dochádza k rozkladu organických látok na anorganické produkty, pričom organická zložka znečistenia je degradovaná až na oxid uhličitý a vodu. Pomocou tejto technológie teda vieme odstrániť z čerpanej vody prakticky všetky toxické organické látky.
Druhým princípom sú procesy separácie, pri ktorých sa znečisťujúce látky oddelia v podobe koncentrátu a ďalej sa pracuje už len s tým. Čím je tento produkt koncentrovanejší, tým je celý následný proces elektrochemickej oxidácie účinnejší. Výhodou našej technológie je bezodpadovosť a tiež fakt, že nevyužíva chemické látky, vďaka čomu môžeme hovoriť o ekologicky prijateľnom riešení. Na oxidáciu organických znečisťujúcich látok sa v podstate spotrebuje iba elektrická energia.
„Výhodou našej technológie je bezodpadovosť a tiež fakt, že nevyužíva chemické látky, vďaka čomu môžeme hovoriť o ekologicky prijateľnom riešení.“
Na technológiu a proces čistenia ste už získali patent. Dala by sa využiť aj pri riešení iných environmentálnych záťaží alebo je šitá vyslovene na problém skládky vo Vrakuni?
Aj keď sme technológiu vyvíjali špeciálne pre Vrakuňu, určite by našla svoje využitie aj inde. Metóda je univerzálna v tom, že rieši znečistenie vôd organickými látkami. Ide o modulárny systém, takže s menšími úpravami by bolo možné niečo pridať alebo ubrať. Takéto systémy budú navyše čoraz dôležitejšie pri úprave komunálnych odpadových vôd. Medzi organické látky totiž patria aj rôzne liečivá ako antibiotiká, kortikoidy či antikoncepcia, ktoré sa dostávajú do vody a bežné čistiarne na to nie sú pripravené. Najlepšiu účinnosť by tieto čistiace systémy mali priamo pri zdroji znečistenia, ako sú napríklad nemocnice.
Vo februári to budú tri roky, čo sa udiala ďalšia známa ekologická katastrofa. Ide o rieku Slaná na východe Slovenska. Bývalá sideritová baňa sa postupne zatápala a voda s vysokou koncentráciou železa z nej začala vytekať priamo do rieky. Ako vyzerá znečistenie Slanej v číslach?
V bani je naakumulovaných približne deväť miliónov m3 banských vôd. Na začiatku do rieky vytekalo za jednu sekundu 20 litrov vysoko mineralizovaných vôd plných kovov, takže rieka vyzerala ako pomarančový džús. V súčasnosti vyteká do Slanej asi 10 percent pôvodného objemu banských vôd.
Pracujete na vývoji technológie, vďaka ktorej by bolo možné kovy zo Slanej odseparovať a znova použiť. Keďže nejde o stojatú vodu ale rieku, ako by táto technológia fungovala v praxi?
V tomto prípade ide o znečistenie anorganického pôvodu, hlavnú úlohu tu zohrávajú kovy. Preto je tu potrebné zvoliť iné postupy než v prípade Vrakune. Ako najrýchlejšie riešenie sa momentálne javí alkalizácia banskej vody s vápnom vo vybudovaných reaktoroch – čističkách. Problém dokážeme riešiť priamo pri zdroji na výtoku banských vôd do rieky Slaná. Kovy by sa v reaktore vyzrážali a vo forme hydroxidov by sa následne odseparovali. Upravená voda by smerovala do konštruovaného močiara, kde by pomocou rastlín došlo k jej vyčisteniu na požadovanú úroveň.
Aktuálne pracujeme na laboratórnom testovaní systému, ktorý by dokázal kovy z vody získavať ako surovinu. Išlo by hlavne o prvky, ako sú kobalt, mangán, nikel či horčík. Tie sú aktuálne na zozname kritických kovov pre Európsku úniu, a teda ich zdroje sú vo všeobecnosti obmedzené. Ich získavanie môže byť teda zaujímavé aj ekonomicky. V tomto roku ústav získal päť projektov z plánu obnovy a jeden z nich sa bude venovať len tomuto problému. Do dvoch rokov by sme tak chceli dodať komplexný systém, ktorý by dokázal pomôcť rieke Slaná.
„Aktuálne pracujeme na laboratórnom testovaní systému, ktorý by dokázal kovy z vody získavať ako surovinu.“
V súvislosti s využívaním živých systémov sa hovorí aj o bioťažbe, ktorá by predstavovala ekologickejšiu alternatívu ku klasickej ťažbe kovov. Dalo by sa aj vaše riešenie prirovnať k bioťažbe?
Bioťažba predstavuje získavanie kovov prostredníctvom živých systémov – môžu to byť napríklad rastliny, huby atď. To, čím sa zaoberáme my, sú baktérie. Tie sú veľmi špecifické a dokážu žiť aj v extrémnych podmienkach. V našom prípade napríklad v prostredí s vysokou koncentráciou kovov a nízkymi hodnotami pH. Často ide tiež o prostredie s veľmi nízkymi alebo vysokými teplotami. Napríklad banská voda v Nižnej Slanej dosahuje vďaka geochemickým procesom, ktoré v podzemí prebiehajú, teplotu vyše 34 ℃, pričom teplota podzemných vôd v danom regióne má približne 10 ℃. V horských oblastiach môže mať voda niekedy len štyri alebo päť ℃.
Ako pôsobia na kovy samy baktérie?
Aby sme z vody získali kovy pomocou baktérií, využívame ich metabolizmus. Ak sa kovy vyskytujú vo vode s nízkou hodnotou pH, nachádzajú sa tam prevažne v rozpustenom stave a v danom prostredí sa lúhujú z okolitých minerálov. Baktérie dokážu pomôcť oxidácii týchto kovov, ich následnému zrážaniu a vzniku takzvaných sekundárnych minerálov. Ide o štruktúry, ktoré vznikajú aj prirodzene.
Ako príklad si môžeme uviesť sekundárny minerál s názvom schwertmannit. Kovy, ktoré ho tvoria, boli predtým v inom mineráli (v lokalite Smolník sa napríklad vo veľkom stále nachádza pyrit). Do jeho štruktúry sa rady zabudujú ďalšie prvky ako napríklad arzén, ktoré sa vo vodách nachádzajú. Takže aj takýmto spôsobom možno znečistenie z vody odstrániť a pokiaľ ide zároveň o vhodnú surovinu, možno ju ďalej využiť. Ideálne podmienky vytvára miesto so spomaleným tokom, kde má tento proces svoje miesto a čas na usadenie.
z minerálu schwertmannit pri farbení
textilu v rámci projektu Earth Pigments.
sedimentami priamo z tejto rieky.
Autorom obrazu je maliar Oto Hudec.
Schwertmannit ste sa rozhodli využiť aj iným spôsobom…
Keďže má krásnu farbu, chceli by sme ho využiť aj ako pigment. Ako ďalší zaujímavý produkt.
Práve vďaka pigmentom Ústav geotechniky SAV nadviazal zaujímavú spoluprácu s Petrou Vicianovou z Katedry textilnej tvorby VŠVU v Bratislave. V rámci svojho projektu Earth Pigments využila pri farbení textilu práve schwertmannit. So svojím projektom bola v 2023 nominovaná na Národnú cenu za dizajn a tento rok ho predstavila aj počas Berlin Design Week. Ako došlo k tomuto prepojeniu vedy s umením?
Vďaka popularizačnému podujatiu VIVAT SCIENTIA v Lučenci, ktoré organizuje SAV a kde som pred rokom vystúpila so svojou prednáškou, sme sa skontaktovali s organizátormi Festivalu 66 hodín (multižánrový festival v Smolníku na východe Slovenska, pozn. red.). Ide o banícky región, preto sme sa dohodli, že v rámci festivalu vystúpim s prednáškou o banských vodách v okolí Smolníka. Na prednášku prišla aj Petra Vicianová a po jej skončení sa zaujímala, ako by sa dali takto získané materiály využiť v umení. Zaslala som jej vzorky pigmentov, ktoré vyskúšala pri farbení látky. Keďže je zároveň doktorandkou v Dánsku, kde disponujú prístrojom, ktorý dokáže určiť odolnosť a stabilitu zafarbenej látky, ukázalo sa, že tieto pigmenty majú veľmi dobré vlastnosti.
Na festivale som spoznala aj Ota Hudeca (slovenský maliar, pedagóg a aktivista, ktorý vo svojej tvorbe reaguje na aspekt klimatickej zmeny, globalizácie, migrácie. Tento rok na 60. ročníku Bienále v Benátkach reprezentoval Slovensko projektom Floating Arboretum, pozn. red.), ktorý zas prejavil záujem o využitie pigmentu pri maľbe.
Len nedávno ma oslovili ďalší dvaja ľudia s tým, že by mali záujem vyskúšať pigmenty v keramike a pri recyklovaných materiáloch. Tento záujem ma veľmi teší a aj prekvapuje.
Súčasťou schwertmannitu sú aj prvky ako arzén. Nepredstavujú zdravotné riziko v prípade využitia v textile?
Samozrejme, nik by nechcel nosiť tričko, ktoré obsahuje arzén. Tomuto problému sa bude venovať môj vlastný projekt pod názvom MinePig (minerálne pigmenty). Hlavným cieľom je práve odstraňovanie nežiaducich kovov a vytvorenie stabilného procesu, ktorý dokáže tieto pigmenty vo forme sekundárnych minerálov z banských vôd generovať.
Mgr. ZUZANA BÁRTOVÁ, PhD. vyštudovala biológiu na Univerzite Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach. V súčasnosti pôsobí na oddelení minerálnych biotechnológií na Ústave geotechniky SAV. Hlavným zameraním jej výskumu sú procesy biolúhovania pomocou mikroorganizmov, kinetika rastu baktérií a získavanie surovín z kyslých banských vôd. Venuje sa tiež popularizácii vedy.
Stanislava Longauerová
Foto: Katarína Gáliková, archív Petry Vicianovej a Ota Hudeca