Αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας στην απολύμανση παθογόνων μικροοργανισμών με ετερογενή φωτοκατάλυση

Abstract

Η τάση των τελευταίων ετών για εναλλακτικούς τρόπους απολύμανσης υδατικών λυμάτων έχει φέρει στο προσκήνιο νέες μεθόδους απολύμανσης φιλικές προς το περιβάλλον, μια εκ των οποίων είναι η φωτοκατάλυση η οποία ανήκει στις λεγόμενες «Προχωρημένες Οξειδωτικές Μεθόδους Αντιρρύπανσης» (ΠΟΜΑ). Με τον όρο αυτό εννοούνται εκείνες οι τεχνολογίες η αποτελεσματικότητα των οποίων στηρίζεται στην παραγωγή ριζών υδροξυλίου (ΟΗ.), ιδιαίτερα δραστικών οξειδωτικών μέσων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε το φαινόμενο της ετερογενούς φωτοκατάλυσης ως μέσο απολύμανσης παθογόνων μικροοργανισμών αξιοποιώντας την ηλιακή ακτινοβολία. Οι μικροοργανισμοί που εξετάσθηκαν ήταν τα παθογόνα βακτήρια Pseudomonas aeruginosa και Klebsiella pneumonia, ενώ ο καταλύτης που χρησιμοποιήθηκε ήταν το Διοξειδίου του Τιτανίου TiO2. Έγιναν έξι σειρές πειραμάτων με την κάθε σειρά να περιλαμβάνει δύο πειράματα, ένα για τον κάθε μικροοργανισμό. Αρχικά τα πειράματα έγιναν σε αποστειρωμένες συνθήκες και διαφορετικές συγκεντρώσεις μικροοργανισμών και φωτοκαταλύτη. Παρόλο που η ηλιακή ακτινοβολία δεν ήταν πάντα σε υψηλά επίπεδα τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά με το μικροβιακό φορτίο να εκμηδενίζεται σε όλα τα πειράματα. Η ετερογενής φωτοκατάληση, αν και αντιμετωπίζοντας κάποιες δυσκολίες, έδειξε επίσης την απολυμαντική της δράση για τους υπό εξέταση μικροοργανισμούς και σε μη αποστειρωμένες συνθήκες όταν χρησιμοποιήθηκε νερό βρύσης και λύμα προερχόμενο από δευτεροβάθμια δεξαμενή καθίζησης ως υδάτινη μήτρα. Εξαιτίας της μεταβαλλόμενης ηλιακής ακτινοβολίας από πείραμα σε πείραμα δεν βγήκε κάποιο ασφαλές πόρισμα για το ποιός μικροοργανισμός είναι πιο ανθεκτικός στην φωτοκατάλυση, πέραν του ότι και οι δύο είναι αρκετά πολύπλοκοι είτε στον πολλαπλασιασμό είτε στην θανάτωση τους και χρήζουν ιδιαίτερης εργαστηριακής μεταχείρισης. Από την άλλη μεριά η φωτοκατάλυση έδειξε να μπορεί να δώσει σπουδαία αποτελέσματα για διάφορες τιμές της ηλιακής ακτινοβολίας ακόμα και μέσα στην Νοέμβριο. Η θετική άποψη που αναπτύσσεται για την ετερογενή φωτοκατάλυση μέσα από την παρούσα διπλωματική δεν φαίνεται δυστυχώς να είναι και καθολική καθώς πολλοί επιστήμονες κρατούν επιφυλακτική ακόμα στάση απέναντι στην αξιοπιστία της μεθόδου και στην ικανότητα της να εφαρμοστεί επιτυχώς σε απολυμαντικά έργα μεγάλης κλίμακας. Παράλληλα με τα πειράματα της φωτοκατάλυσης, έγινε μια μικρή μεμονωμένη έρευνα για τα parabens και συγκεκριμένα του methylparaben, ενός συντηρητικού, η οποία μέσα από δύο πειράματα που έγιαναν έδειξε ότι το methylparaben δεν είναι τοξικό για την P.aeruginosa και την K.pneumonia.