Osmoza odwrócona - jedyna metoda oczyszczania wody pitnej

Szanowni Państwo, jest dla mnie ogromnym zaszczytem wystąpić przed tak szacownym gronem specjalistów lekarzy...

Pozwolą Państwo, że w przysłowiowych "trzech słowach" zreferuję istotę wody pitnej na przestrzeni dziejów oraz sytuację obecną.

Że przez wieki piliśmy przeważnie wodę powierzchniową z rzek i jezior, wiemy wszyscy z pierwszych podręczników szkolnych. Tam, gdzie nie było wody na powierzchni ziemi sięgano do studni, w których gromadziły się wody gruntowe. Jaka była czystość tych wód? Przypominam, że woda krążąc nieustannie w przyrodzie, powracała z atmosfery w postaci deszczu, śniegu lub gradu absolutnie czysta. Dopiero w zetknięciu z glebą lub skałami, woda deszczowa mogła wzbogacić się w pewne składniki mineralne, których ilość i jakość zależna była od rodzaju skał, prędkość przepływu wody, jej temperatury itd. Wspomnę w tym miejscu, że nie brakuje na globie ziemskim skał trudno rozpuszczalnych w wodzie (granity, bazalty, itp.), co powoduje, że woda gruntowa lub powierzchniowa pozostaje w takim środowisku czysta, bez obecności minerałów.

Jeżeli na przestrzeni wieków (mam na myśli okres do XIX wieku) mieliśmy w kwestii wody jakieś problemy, to polegały one jedynie na zatruciu bakteriologicznym odchodami ze zbiorowisk ludzkich. Problemy te przybierały z czasem na wadze - rosła przecież liczba ludności na całym świecie, większe stawały się miasta, a ścieki pływały jeszcze wtedy po powierzchni ulic. Rosła ilość chorób i epidemii powodowanych bakteriami i wirusami z brudnej wody. Wody ściekowe łączyły się bowiem bardzo łatwo z wodami pitnymi. Ludwik Pasteur twierdził w swoich czasach, że 90% chorób wypija człowiek z wodą, dlatego historycznym momentem było wprowadzenie pod koniec XIX wieku chloru do dezynfekcji wód pitnych co spowodowało, że ilość chorób i epidemii spadła. Po dzień dzisiejszy używa się w Polsce chloru i jego pochodnych do dezynfekcji wód pitnych. Jako składnik wody nie był on nigdy pozbawiony wad, ale dopiero dzisiaj jest ostro krytykowany, gdyż pojawienie się w wodzie setek nowych organicznych związków chemicznych rodzi w połączeniu z chlorem kolejne związki, często kancerogenne.

Ale przejdźmy do sedna problemu. Istniejący od ponad stulecia szybki rozwój przemysłu i nowych technologii powoduje powstawanie ogromnych ilości nowych związków chemicznych, które wraz z odpadami i ściekami dostają się również do wód powierzchniowych, gruntowych, a nawet wód głębinowych. Sytuacja w kwestii tej jest już od lat bardzo poważna i staje się groźniejsza z roku na rok.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) obliczyła, że w ostatnim dziesięcioleciu wyprodukowano na globie ziemskim tyle odpadów w postaci śmieci, ścieków i pyłów ile wcześniej przez okres lat siedemdziesięciu. Jednocześnie WHO prognozuje, że tą samą ilość odpadów wytworzy przemysł w najbliższych pięciu latach.

W Polsce woda pitna czerpana jest z różnych źródeł; około połowa ludności pije wodę pochodzenia powierzchniowego (najczęściej z rzek), około połowa wypija wody gruntowe (czyli ze studni) i około 2% ludności spożywa wody głębinowe (dla przykładu w Warszawie wody oligoceńskie). Ostatnio rośnie liczba spożywanych wód oferowanych w sklepach, niestety wód o różnej, niekoniecznie dobrej jakości.

Czym wody powierzchniowe i studzienne są zanieczyszczone? Nie bawiąc się w szczegóły możemy dokonać prostego podziału na:

zanieczyszczenia mechaniczne, czyli nierozpuszczalne w wodzie zawiesiny jak piaski, iły, humusy, żywe i nieżywe organizmy wodne. Zatem elementy, które w bardzo prosty sposób usuwamy różnymi filtrami mechanicznymi;
bakterie i wirusy - z tymi radzimy sobie chlorem lub innymi utleniaczami;
związki chemiczne, których ilość w naszych wodach powierzchniowych i gruntowych szacować można na dziesiątki tysięcy. Stwierdza się np. obecność w wodach powierzchniowych ponad 100 przedstawicieli WWA, które uchodzą za najgroźniejsze, 80% z nich są kancerogenne.

I tragedią jest, że tej rozpuszczonej w wodzie chemii nie potrafimy usunąć w żaden tradycyjny sposób. Jeśli czyścimy i uzdatniamy wodę do picia w zakładach komunalnych to nie usuniemy "chemii" w procesie sedymentacji, nic nie pomoże koagulacja polegająca na wiązaniu w żele lżejszych części mechanicznych w wodzie przy użyciu siarczanu żelazowo-aluminiowego, nic tu nie dadzą żwirowo-piaskowe filtry mechaniczne oraz nic nie wskóra dezynfekcja wody chlorem czy ozonem. Zakłady wodociągowe nie usuwają chemii z wody z wody; przeciwnie, wzbogacają ją w siarczan żelazowo-aluminiowy w procesie koagulacji oraz w chlor w procesie dezynfekcji. Za sytuację taką trudno jest winić te instytucje. W swojej budowie i technologii oczyszczania wody nie zmieniły się one od stu lat, bo nic nowego nie wymyślono. Ale zmienił się, i to drastycznie surowiec, który tym zakładom się dostarcza. Nie zdziwi zatem nikogo Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej, które mówi, że jeśli woda powierzchniowa ma być przerabiana i uzdatniana na wodę pitną, to musi to być bezwzględnie woda I klasy czystości. Problem w tym, że wód takich w Polsce już nie ma (w 1995 roku - 2,4%). Wodę pitną produkuje się dziś z wód klasy III (w normie nazywanych ściekami) lub wód pozaklasowych, nie przewidywanych w naszych normach. Wód, w których nie ma życia biologicznego z powodu zatrucia chemią.

Skoro jedynym gwarantem dobrej wody z zakładów wodociągowych jest dobry surowiec, który do nich wpływa i skoro surowca takiego nie posiadamy, to nie łudźmy się, że woda z kranów jest dobra, bezpieczna i zdrowa. Ustawa dotycząca wody pitnej i gospodarczej (PN, Dziennik Ustaw Nr 35 z dnia 4 maja 1990 r.) jest po prostu dopasowana do naszych realiów. I tak dopuszcza ona:
- 5 razy więcej arsenu
- 10 razy więcej benzenu
- 1,5 raza więcej benzo(a) pirenu
- 3 ,3 raza więcej 1,2-dichloroetanu
niż norma Unii Europejskiej.

Polskie przepisy każą szukać w wodzie pitnej tylko 43 pierwiastki i związki chemiczne , które szkodzą naszemu zdrowiu, podczas gdy w innych krajach Europy liczba ta dochodzi do 250. Chyba należy wierzyć, że nasza ustawa dba jedynie o właściwości organoleptyczne wody, skoro w punkcie ósmym dopuszcza ona:

"zawiesiny, organizmy wodne martwe i żywe, plamy oleju itp." pod warunkiem, że nie są one widoczne w szklanych naczyniach.

Jak możemy liczyć na czystość wody pitnej, skoro w Polsce tylko 0,3% produkowanej wody pitnej jest wypijana, czyli z 300 litrów wody pitnej opuszczających zakłady wodociągowe, tylko 1 litr zostanie wypity ? Reszta kierowana jest do przemysłu oraz do innych celów domowych jak zmywania podłóg, kąpieli, wc, itp.

Nie inaczej ma się z wodami studziennymi. Odbiorcy indywidualni rzadko dbają o dezynfekcję tych wód, a na "chemię" również nie mają żadnego wpływu Nic dziwnego, że z raportów sanepidu wynika, iż 80% do 90% polskich studni posiada wodę niezdatną do picia.

Nasza woda pitna w Polsce jest zła i niebezpieczna, a wiele występujących w niej związków jest wręcz kancerogennych. Statystyczny Polak umiera 9 lat wcześniej niż ludzie żyjący na Zachodzie. Nikt tu oczywiście nie twierdzi, że tylko z powodu złej jakości wody, ale jesteśmy głęboko o tym przekonani, że woda istotnie do takiej śmiertelności się przyczynia.

Wielu konsumentów wody ratuje się poprzez doczyszczanie jej małymi, tanimi, domowymi filtrami. Nasz rynek zalały wręcz różnej maści filtry mechaniczne oraz filtry z węglem aktywnym. Ale nie łudźmy się - filtry mechaniczne - jak sama nazwa mówi - usuną tylko nierozpuszczone w wodzie części mechaniczne, najczęściej takie, które na nasze zdrowie nie mają najmniejszego wpływu. Jedyną zaletą filtrów z węglem aktywnym jest ich sorbcyjność w stosunku do chloru, którego przecież w wodzie nie brakuje. I nic poza tym. Ich ogromną wadą jest fakt, że są jednocześnie wylęgarnią bakterii, a rozpuszczone w wodzie związki przejdą przez nie w 100 procentach.

Szanowni Państwo - z problemami opisanymi wyżej borykają się również inne państwa w Europie i na świecie. Przy czym nasze problemy są dużo dalej posunięte z powodu wieloletnich zaniedbań. Może zatem prawdziwa jest teza wielu naukowców, że również woda z polskich kranów ma niemały wpływ na najwyższy współczynnik umieralności na nowotwory złośliwe w Europie. Otwórzmy w końcu oczy i postarajmy się zrozumieć czemu o zagrożeniach naszej wody wiemy stosunkowo mało. Odpowiedź jest prosta - przecież to nasze państwo jest monopolistą na produkcję wody pitnej, przynajmniej tej produkowanej w zakładach wodociągach. Przecież to błędna wieloletnia polityka poprzednich rządów doprowadziła do skażenia niemal wszystkich wód słodkich w Polsce. W roku 1955 mieliśmy jeszcze 55% wód I klasy czystości, w roku 1965 - już tylko 35%, a w roku 1995 - 2,4%. Dziś z kolei słyszymy coraz częściej meldunki donoszące o skażeniu chemią z powierzchni wód głębinowych.

Ale nie tylko nasze rządy oraz nieekologiczna gospodarka większości zakładów pracy i fabryk doprowadziła do takiego stanu rzeczy. Świadomość ekologiczna naszej ludności również wymaga poprawy. Podam tylko wybrane przykłady. Otóż tylko 20% sprzedawanych w całym kraju olejów do silników samochodowych wraca w recyklingu do przeróbki. Reszta, wymienionych na podwórkach, w prywatnych garażach itp. olejów wylewana jest do gleby, kanałów itd. A tysiące nieszczelnych lub "po cichu" opróżnionych szamb przydomowych? Do Jeziora Goczałkowickiego, największego jeziora retencyjnego w Polsce, wpływa Wisła z wodą II klasy czystości i mimo istnienia absolutnej strefy ochronnej wokół całego jeziora, wylewane do niego ścieki powodują, że woda opuszczająca to jezioro jest już pozaklasowa. Wspomnę, że wodą pitną pochodzącą z jeziora Goczałkowickiego zaopatruje się 5 milionów ludności Górnego Śląska i okolic!!!

Myślę, że powinienem już przerwać mówić na ten temat. Może już Państwa zanudzam. A przecież poproszono mnie mówić o osmozie odwróconej. Proszę bardzo, ale zacznę może o innej osmozie - mianowicie naturalnej, tej którą przecież znamy wszyscy. Tak, to ta, która zachodzi na ściankach komórek ludzkich i zwierzęcych. Osmoza naturalna polega na przechodzeniu przez tak zwane błony półprzepuszczalne cząstek rozpuszczalnika, a nie cząstek i jonów w nim rozpuszczonych. Ruch taki odbywa się w osmozie naturalnej z roztworu o mniejszym stężeniu do roztworu o stężeniu większym. Czyli ruch cząstek rozpuszczalnika, zmierzający do wyrównania stężeń obu roztworów.

OSMOZA NATURALNA

Nam w technice filtracji wody zależy jednak na czymś innym. My chcemy z roztworu wody o pewnym stężeniu (brudna woda) "wydobyć" część samego roztworu (czyli woda czysta), co w konsekwencji uczyni ten roztwór jeszcze bardziej stężony. Zatem ruch rozpuszczalnika dokładnie w odwrotną stronę niż to ma miejsce w osmozie naturalnej. Stąd też nazwa tej nowej techniki filtracji - "osmoza odwrócona".

Taki odwrócony ruch cząstek rozpuszczalnika można spowodować poprzez wywołanie odpowiedniego ciśnienia po odpowiedniej stronie błony półprzepuszczalnej, która w technice nazywana jest membraną. Ciśnienie to muszi być po prostu wyższe od naturalnego ciśnienia osmotycznego w roztworze wody.

OSMOZA ODWRÓCONA

Doświadczenia z membranami osmotycznymi czyniono już w XIX wieku. Różne badania i eksperymenty czyniono w wielu laboratoriach i ośrodkach naukowych świata. Już w okresie międzywojennym rozpoczęto dializowanie nerek przy pomocy wody uzyskanej metodą osmozy odwróconej. Jednakże milowym krokiem w tej dziedzinie nauki było wynalezienie w 1952 roku nowych materiałów do produkcji tych membran - mianowicie poliamidów. Zastąpiły one wtedy mniej wytrzymałe i mniej sprawne błony celulozowe. Wtedy też, profesor SOURIRAJAN z Uniwersytetu Kalifornijskiego pokazał jak skutecznie i dokładnie można wodę morską wyczyścić na membranach nowej generacji.

Rząd USA szybko zareagował. Naukowcom przydzielono ogromne środki pieniężne na dalsze badania, zaczęto produkować pierwsze wysokowydajne filtry osmotyczne do oczyszczania wody pitnej. Początkowo znalazły one zastosowanie w przemyśle zbrojeniowym, komputerowym, w lotach kosmicznych. Wcześniej okręty podwodne wyruszające na wielomiesięczne rejsy, zmuszone były zabierać ze sobą niemałe zapasy czystej wody do picia. Taki system zmieniły teraz filtry osmotyczne, które wodę pitną produkują z wody morskiej.

Podobne agregaty filtracyjne mamy już w Polsce. W kopalni "Dębieńsko" koło Rybnika pracują eksperymentalnie osmotyczne filtry mające za zadanie wyczyścić solankę wydobywaną z głębin kopalni. Koncern "Coca Cola" produkuje swoje napoje orzeźwiające z wody wyczyszczonej wcześniej osmozą odwróconą. Również znana woda mineralna "Bonaqua" jest w pierwszej fazie czyszczona osmozą odwróconą i następnie sztucznie wzbogacona minerałami.

Ale osmoza odwrócona znajduje również zastosowanie w milionach mieszkań i domów w różnych częściach świata. Takie domowe filtry osmotyczne zaczęto produkować w USA w 1965 roku. W większości bogatych państw świata już wiele lat temu przestano używać do picia wody kranowej. Ludność tych krajów ma do wyboru: kupować wodę pitną w sklepach lub czyścić wodę domową filtrami osmotycznymi.

Przy tym oczyszczanie wody pitnej przy użyciu osmozy odwróconej zdobywa szybko na popularności z dwóch powodów;
- wody głębinowe są już w większości przypadków również skażone substancjami chemicznymi, które "przebiły" się do nich z powierzchni,
- koszty bieżącej eksploatacji urządzeń osmotycznych są tak niskie, że woda oczyszczona przy ich pomocy jest kilka do kilkunastu razy tańsza niż woda oferowana w handlu.

Porowatość membran osmotycznych może być dowolnie regulowana. Dzięki temu w membranach stosowanych w urządzeniach do wody pitnej dobiera się takie pory, które bardzo łatwo przepuszczają pierwiastki mineralne. Tu korzystamy z faktu, że jony wapnia, magnezu, sodu, potasu itp. są bardzo małe i swoją wielkością są zbliżone do cząstki wody, która bez trudu przedostaje się przez pory membrany. Jednocześnie skutecznie zatrzymywane są jony metali ciężkich, detergenty, pestycydy i wszystkie inne związki współczesnej chemii organicznej, wśród których coraz częściej notujemy związki toksyczne i jakże często kancero -, a nawet mutagenne.

Niektórzy dostawcy nowoczesnych, domowych urządzeń osmotycznych zaopatrują je dodatkowo w mineralizatory, które wzbogacają wodę wyjściową w kilka pierwiastków życia. Taka woda posiada skład wody mineralnej o niskim stopniu mineralizacji.

Szanowni Państwo, z powodu daleko posuniętych zaniedbań w dziedzinie ekologii doprowadziliśmy w Polsce do sytuacji, gdzie praktycznie nie mamy źródeł czystej, bezpiecznej i zdrowej wody. Nasze władze niewiele przeciwdziałają, bo brak na to pieniędzy. Przeciętny Polak nie zna całej prawdy, bo ocenia wodę po jej kolorze i smaku, który nie mówi wszystkiego. Trujemy się różnymi czynnikami i to nieźle skoro przodujemy w Europie w umieralności na raka. Ale skoro potrafimy dziś, dzięki filtrom osmotycznym usunąć przynajmniej jeden z czynników rakotwórczych, to zróbmy to. Od Was, szanowne Koleżanki i Koledzy, bardzo zależy jak, popularna w pozostałych państwach świata osmoza odwrócona przyjmie się w naszym kraju. Od Was zależy czy przynajmniej w tej kwestii pójdziemy równo z innymi cywilizowanymi państwami, czy też pozostaniemy nadal w średniowieczu.

Prof. doc. dr med. Zygmunt Baranowski