Suomen kestävän kasvun ohjelma koostuu neljästä kasvun kärkialaohjelmasta, joista yksi on Vesiosaamisen kasvu ja kansainvälistyminen. Tähän ohjelmaan liittyen Etelä-Savon elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus on myöntänyt tutkimusrahoitusta Tutkimuskeskus WANDERin projektille ”Vesijärjestelmän biofilmien hallinta hydrodynaamiseen kavitaatioon perustuvalla teknologialla”.
Tutkimuskeskus WANDERin hankkeessa kehitetään uutta menetelmää biofilmien hallintaan. Sen sijaan, että käytettäisiin suuria määriä lisättyjä kemikaaleja, pystytään veteen tuottamaan kaasua sisältäviä nanokuplia, joiden avulla biofilmien muodostumista voidaan hallita. Kun veteen liuennut kaasu pilkotaan veteen nanokokoluokan kupliksi, saavat ne myös poikkeuksellisia ominaisuuksia. Niille syntyy negatiivinen pintavaraus, pitkä elinaika, hydrofobisuus, korkea sisäinen paine ja pintajännitys sekä hapettavuus.
Kaasunanokuplilla korvataan perinteisiä desinfiointikemikaaleja
Tutkimuskeskus WANDERin yhteistyöyritys Suorahapetus Oy (EOD Europe) on kehittänyt menetelmää, missä hydrodynaamisella kavitaatiolla pystytään tuottamaan veteen kaasunanokuplia. Vesijohtoverkoston osaksi liitettynä Suorahapetuksen laite muuttaa kavitaatioilmiötä hyväksi käyttäen veteen liuenneet kaasut nanokupliksi. Nanokuplat toimivat vedessä reaktiivisina partikkeleina, jotka poistavat ja ennaltaehkäisevät kertymien muodostumista putkistojen ja vesilaitteiden pinnoille sekä järjestelmän toimilaitteisiin. Nanokuplat sitovat epäpuhtauksia negatiivisen pintavarauksensa avulla ja niillä on kyky tuottaa reaktiivisia yhdisteitä, millä eliminoidaan mikrobeja. Hapetuskykynsä vuoksi nanokuplat ovat hyvin potentiaalinen luonnollinen vaihtoehto biofilmien hallintaan korvaamaan perinteiset kemialliset desinfiointiaineet kuten kloorin. Nanokuplissa kaasu voidaan säilöä veteen jopa useiksi viikoiksi.
Biofilmien hallinta keskeistä hygieenisen laadun takaamisessa
Vesi sisältää aina mikrobeja, joiden populaatio (määrä ja lajikirjo) vaihtelee. Kaikkien veden kanssa kosketuksissa olevien materiaalien pinnoille muodostuu biofilmejä, jotka sisältävät suuria määriä mikrobeja, erityisesti bakteereita. Biofilmeissä mikrobit ovat paremmin suojassa desinfiointiaineita vastaan, joten niiden torjuminen on haasteellisempaa kuin vedessä olevien mikrobien. Biofilmien hallinta on keskeistä talousvesijärjestelmien hygieenisen laadun takaamisessa niin jakelu- kuin kiinteistöjen verkostoissa. Pääosa biofilmeistä on harmittomien mikrobien aikaansaamia, mutta biofilmien olemassaolo tarkoittaa, että myös ns. haitalliset mikrobit voivat pesiytyä ko. biofilmeihin ja aiheuttaa veden mikrobiologisen saastumisen. Tyypillisesti veden mikrobiologista laatua hallitaan desinfiointikemikaaleilla sekä UV-valolla. Jos mikrobiologinen saastuminen tapahtuu, yleensä ratkaisuna käytetään vesijärjestelmän huuhtelua korkeita kemikaalipitoisuuksia käyttäen. Tällöin vesijärjestelmän puhdistuminen kestää melko kauan, koska saastumisen aiheuttaneet mikrobit voivat suojautua hankalasti poistettaviin biofilmeihin. Jo syntyneiden biofilmien poistaminen putkistosta onnistuu lähinnä mekaanisesti, mikä on kallista ja haastavaa. Puhtaan veden tarve ja merkitys kasvavat koko ajan ja Suomessa tilanne on hyvä johtuen suurista vesivaroista väestömäärään suhteutettuna. Riittävän vesimäärän lisäksi kuitenkin myös veden laatu ja sen turvaaminen ovat ensiarvoisen tärkeitä.