Obrzydliwe góry tłuszczu zatykają kanalizację. Nowy wynalazek ma je usunąć

Są wyjątkowo obrzydliwe a ich zapachu podobno nie da się nigdy zapomnieć. Góry tłuszczu, zwane “fatbergami”, to prawdziwa plaga zwłaszcza w starych, ponad stuletnich systemach kanalizacyjnych. Tworzą zatory, które blokują funkcjonowanie kanałów, i które trzeba mozolnie rozbijać.

Powstaja z naszej winy. Typowy “fatberg” to kombinacja nierozpuszczalnych i nierozkładających się łatwo odpadków, takich jak nawilżane chusteczki, i tłuszczy spuszczanych do kanalizacji. Razem tworzą twardą, przypominającą skałę masę, której usuwanie jest czasochłonne i kosztowne. A apele o to, żeby “surowców” tworzących te zatory nie spuszczać do kanalizacji na razie nie przynoszą rezultatu.

Nowy wynalazek inżynierów z Królewskiego Instytutu Technologii w Melbourne (RMIT) może jednak sprawić, że te wyjątkowo antypatyczne zatory przejdą do przeszłości. Wszystko dzięki powłoce ochronnej, która utrudni “zakotwiczanie się” śmieci. Wynalazek, bazujący na powłoce poliuretanowej z dodatkiem cynku, ma potencjał, aby wprowadzić rewolucję w utrzymaniu infrastruktury miejskiej.

Fatbergi powstają na skutek odkładania się tłuszczy w rurach kanalizacyjnych, gdzie reagują one z wodą i jonami wapnia, tworząc masywne struktury, które zatykają przewody. W samych Stanach Zjednoczonych aż połowa blokad w kanalizacji jest spowodowana obecnością takich tworów, natomiast w Australii ten odsetek wynosi 40 procent. Roczne koszty związane z naprawą i czyszczeniem systemów kanalizacyjnych to około 25 miliardów dolarów w USA i 100 milionów dolarów australijskich w Australii.

Tłuszcze i oleje, po zmieszaniu z wapniem i innymi składnikami, tworzą trudne do usunięcia bryły, które mogą blokować przepływ ścieków i prowadzić do awarii. Te tłuszczowe zatory, które mogą sięgać setek kilogramów, stały się poważnym problemem w dużych miastach, takich jak Londyn czy Nowy Jork, gdzie konieczne są regularne prace konserwacyjne i usuwanie tych masywnych brył.

Usuwanie fatbergów to kosztowne i czasochłonne wyzwanie, które często wymaga interwencji specjalistycznych ekip. W wielu przypadkach tłuszczowe zatory blokują przepływ w całych sekcjach systemu kanalizacyjnego, co prowadzi do przelewania się ścieków i zanieczyszczenia środowiska. W Londynie w 2017 r. odkryto w kanałach górę tłuszczu o masie 130 ton i 250 metrach długości, która zablokowała 80 proc. przepływu ścieków i wymagała kilkutygodniowych prac naprawczych. Takie incydenty stają się coraz częstsze, ponieważ liczba restauracji i punktów gastronomicznych rośnie, a konsumenci spożywają coraz więcej tłustych potraw.

To właśnie góry tłuszczu z kanalizacji były także źródłem tajemniczych, czarnych kul, które pokryły kilkanaście dni temu australijskie plaże. Po zbadaniu składu znalezisk uczeni ustalili, że śmierdzące kule były mieszaniną tłuszczy, odchodów, włosów, śmieci, a nawet leków i narkotyków. Wszystko wskazuje na to, że na plaże trafiły wprost z kanałów pobliskiego Sydney.

Jak się przed nimi bronić? Australijscy inżynierowie uznali, że najlepszym leczeniem jest profilaktyka. I zamierzają pomóc miastom stosunkowo niskim kosztem przerobić systemy kanalizacyjne tak, by fatbergi nie mogły się w nich łatwo tworzyć. Kluczem ma być powierzchnia samych rur, którymi płyną ścieki.

Zespół badawczy z RMIT, pod kierownictwem dr. Biploba Pramanika, opracował nową technologię ochrony rur betonowych przed osadzaniem się tłuszczy. Powłoka z poliuretanu z dodatkiem cynku wykazuje właściwości hydrofobowe, które znacząco ograniczają przyczepność tłuszczu, oleju i smaru do powierzchni rur. Eksperymenty symulujące warunki panujące w kanalizacji miejskiej wykazały, że zastosowanie tej powłoki zmniejsza uwalnianie jonów wapnia z betonu nawet o 80% w porównaniu do tradycyjnych materiałów.

Dzięki powłoce RMIT tłuszcze przyczepiają się do powierzchni rur o 30 procent słabiej, co zmniejsza ryzyko powstawania fatbergów. „Redukcja przyczepności tłuszczu, oleju i smaru wynika z obniżonego uwalniania jonów wapnia oraz mniejszej chropowatości powierzchni powleczonej w porównaniu z betonem niepokrytym” wyjaśnia dr Pramanik. Nawet niewielki naciek tłuszczu, który osadził się na ścianie kanału może być pierwszym etapem tworzenia tłuszczowej góry, która z czasem zbiera coraz więcej śmieci i odpadków, szybko nabierając masy. Jeśli jednak tłuszcz nie znajduje zaczepienia i po prostu spływa dalej, problem zostaje rozwiązany u źródła.

Tradycyjne powłoki, takie jak wodorotlenek magnezu, były stosowane od dekad w celu ochrony betonu przed korozją, jednak mogą przyczyniać się one do tworzenia zatorów, poprzez interakcję z kwasami tłuszczowymi. Powłoka RMIT nie tylko chroni przed korozją, ale również minimalizuje tworzenie się fatbergów, co czyni ją bardziej efektywnym rozwiązaniem. Co więcej, innowacyjna powłoka ma właściwości samonaprawiające, które aktywują się w temperaturze pokojowej i pozwalają na regenerację po powierzchownych uszkodzeniach. Oznacza to, że po zadrapaniu lub powierzchownym uszkodzeniu jest w stanie samodzielnie się naprawić, przedłużając swoją trwałość i skuteczność. Po okresie regeneracji zaobserwowano znaczną poprawę stanu powierzchni, co potwierdza, że powłoka może być trwała nawet w trudnych warunkach kanalizacyjnych.

Kolejnym krokiem dla zespołu australijskich uczonych jest poprawienie wytrzymałości mechanicznej i zdolności samonaprawczych powłoki, aby jeszcze bardziej ograniczyć tworzenie się zatorów tłuszczowych w miejskich systemach kanalizacyjnych. Zespół pracuje także nad zaawansowanym separatorem tłuszczów dla punktów gastronomicznych. Separator ten ma skuteczniej usuwać drobne cząstki tłuszczu ze ścieków niż tradycyjne technologie, co przyczyni się do ograniczenia problemów z zatorami u źródła.