Rūgštūs lietūs, fotocheminis smogas, dirvožemio rūgštėjimas, upių bei ežerų rūgštėjimas ir eutrofikacija – tai tik dalis rimtų aplinkosaugos problemų, kurias sukelia į atmosferą išmetami azoto oksidai (NOx). Pasak Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VILNIUS TECH) doktoranto Davydo Urbano, šios medžiagos sukelia pakitimus ir žmogaus organizme. „Oras, kuriame yra padidėjusi NO2 koncentracija, gali dirginti žmogaus kvėpavimo sistemą ir, esant trumpalaikiam poveikiui, gali sustiprinti kvėpavimo takų ligų, tokių kaip astma, simptomus. Esant ilgalaikiam oro su padidėjusia NO2 koncentracija poveikiui, gali išsivystyti astma ir padidėti jautrumas kvėpavimo takų infekcijoms“, – pasakoja jis.
Mokslininkas atkreipia dėmesį – remiantis Europos aplinkos agentūros duomenimis, 2019 m. maždaug 7–8 proc. Europos Sąjungos (ES) miestų gyventojų gyveno sąlygomis su NO2 koncentracija, viršinančia ES vyriausybės ir Pasaulio sveikatos organizacijos nustatytas ribas. „Tačiau atsižvelgiant į tai, kad azoto oksidai taip pat lemia antrinių aplinkos teršalų, tokių kaip ozono ir kietųjų dalelių formavimąsi, galima daryti išvadą, kad neigiamas NO2 poveikis gyventojams yra dar didesnis, nei nurodyta Europos aplinkos agentūros ataskaitoje“, – sako D. Urbanas. Jaunasis mokslininkas tiria dujų valymo nuo azoto oksidų, taikant katalizatorius, galimybes.
Kokia situacija Lietuvoje?
Pasak D. Urbano, pagrindiniai azoto oksidų susidarymo šaltiniai yra transporto priemonės, kuro deginimo objektai elektros energijai gaminti – šiluminės elektrinės, katilinės, taip pat lokalinės šildymo sistemos – dujinio ir kietojo kuro katilai, boileriai, pastatyti pramoniniuose, administraciniuose, ūkiniuose ir gyvenamuosiuose pastatuose; patys pramoniniai objektai, užsiimantys chemijos gamyba ir naftos perdirbimu bei kiti įvairūs mechanizmai, kurių veikimo principas užtikrinamas deginant kurą.
VILNIUS TECH doktorantas pasakoja, kad rūpinimosi azoto oksidų kiekiu aktualumas yra pagrįstas 2030 m. azoto oksidų išmetimų mažinimo įsipareigojimais, išdėstytais Nacionalinių išmetamų teršalų ribų direktyvoje (ES) 2016/2284. Norint įgyvendinti Lietuvos priimtus įsipareigojimus iki 2030 m., reikia sumažinti NOx išmetimų į atmosferą kiekį nuo 30 proc. iki 50 proc. lyginant su dabartiniu lygiu. Ar tai realu?
„Manau, kad įgyvendinti reikalavimus – realu, bet tai nėra paprasta. Lietuvoje yra priimtas nacionalinis oro taršos mažinimo planas, patvirtintas 2019 m., kuriame išvardinti pagrindiniai Lietuvos sektoriai, kurių sukeliama tarša turi būti mažinama. Prie jų priskiriami energetikos, pramonės ir transporto sektoriai, taip pat namų ūkiai“, – akcentuoja mokslininkas. Jis atkreipia dėmesį ir į kitą labai svarbų dalyką – Nacionaliniame oro taršos mažinimo plane aprašytos NOx mažinimo priemonės apima tik švaresnės gamybos principus ir yra susijusios tik su transporto sektoriumi. „Siekiant reikšmingai sumažinti NOx išmetimus į atmosferą, nemažiau svarbus yra ir efektyvių dujų valymo technologijų diegimas energetikos ir pramonės objektuose“, – sako jis.
Lyginant ne absoliučius išmetimų skaičius, o iki šiol pasiektus rezultatus, atsižvelgiant į direktyvoje priimtus įsipareigojimus iki 2020 m., anot D. Urbano, situacija Lietuvoje buvo blogiausia Europoje. „Vis dėlto, kalbant apie įsipareigojimų įvykdymą iki 2030 m., sekasi kur kas geriau – Lietuva užima 13 vietą kartu su Austrija, Kipru, Čekija, Danija, Prancūzija, Vengrija, Airija, Italija, Portugalija, Rumunija, Slovėnija, Švedija. Atsižvelgiant į absoliučius NOx išmetimo kiekius Lietuva net gali būti laikoma gana švaria šalimi, užimančia 8 vietą tarp visų ES šalių po Maltos, Kipro, Liuksemburgo, Estijos, Latvijos, Slovėnijos, Kroatijos“, – pasakoja VILNIUS TECH doktorantas.
Kokius sprendimus siūlo mokslininkai?
Savo mokslinėje veikloje D. Urbanas tiria dujų valymą nuo azoto oksidų taikant katalizatorius. Anot jo, katalitinis dujų valymas laikomas efektyviausiu ir patraukliausiu dujų valymo nuo NOx metodu pasaulyje. Jis užtikrina didelį efektyvumą ir nesukelia antrinio aplinkos užteršimo arba teršalų perėjimo iš vienos terpės (oro) į kitą (pvz. adsorbentą/absorbentą).
„Azoto oksidų konversijai užtikrinti naudojama redukcinė medžiaga – amoniakas, kuris, katalitinės reakcijos metu, reaguodamas ant katalizatoriaus paviršiaus su teršalais (NOx), sudaro naujas nekenksmingas medžiagas – azotą ir vandenį. Katalizatoriai susideda iš nešiklio su aktyviu padengimu, nusodintu ant nešiklio paviršiaus. Nors gerai pasirinktas nešiklis savaime gali užtikrinti tam tikrą NOx šalinimo efektyvumą, tačiau būtent aktyvus padengimas, susidedantis iš pereinamųjų metalų oksidų, leidžia pasiekti didelę azoto oksidų konversiją. Mūsų tyrimuose dažniausiai aktyvus padengimas formuojamas cheminiu būdu skystoje terpėje“, – apie savo atliekamus tyrimus pasakoja VILNIUS TECH mokslininkas.
Ekonomiškai naudingų, patvarių ir efektyvių katalizatorių, pasižyminčių dideliu selektyvumu, sukūrimas turi tiek mokslinę, tiek praktinę vertę ir tai yra svarbu ne tik Lietuvoje, bet ir pasauliniu mastu.
Kaip prie problemos sprendimo gali prisidėti kiekvienas?
Nors D. Urbanas akcentuoja, kad azoto oksidų išmetimų problemą reikia spręsti taikant švaresnės gamybos principus ir efektyvias dujų valymo technologijas energetikos ir pramonės objektuose, vis tik kiekvienas žmogus taip pat gali prisidėti prie NOx emisijų sumažinimo, mažinant jų kiekį transporto sektoriuje.
„Tai galima padaryti dažniau naudojant elektrinį transportą, pvz. paspirtukus, judėjimui miestuose. Tokiu būdu galima sumažinti ir kamščių kiekį, kuriuose susidaro daug NOx. Perkant naujus automobilius, galima rinktis elektromobilius ir hibridines transporto priemones, tačiau tam turi būti vyriausybės sudarytos daug palankesnės sąlygos, modernizuojama miestų infrastruktūra. Taip pat žmonės gali stengtis įsigyti mažos taršos kriterijus atitinkantį lengvąjį automobilį ir papildomai išmokti bei taikyti ekologiško transporto priemonės vairavimo žinias ir įgūdžius“, – sako jis.
Aplinkosauginiai klausimai domino visą laiką
D. Urbanas šiuo metu studijuoja paskutiniame doktorantūros kurse VILNIUS TECH. Pripažįsta –aplinkosauginiai klausimai jį domino visą studijų laiką, pradedant nuo bakalauro, nors ankstesni tyrimai nebuvo susiję su dujų valymu, o koncentruoti į vandens valymą ir ekosistemų analizę.
Išnaudodamas plačias universiteto teikiamas tarptautiškumo galimybes, gilinti žinių 2019 m. jis buvo išvykęs į mokslinę stažuotę Nyderlandų karalystėje, Delfto technologijos universitete, stažavosi Taikomųjų mokslų fakultete, Chemijos inžinerijos katedroje. Ten aiškinosi apie katalizatorių paruošimą ir charakterizavimą jų tolimesniam pritaikymui dujų valymui nuo azoto oksidų. „Stažuotė buvo itin naudinga, nes buvo ne tik įgytos naujos žinios ir įgūdžiai susiję su katalizatorių gamyba, bet ir gauta gera patirtis, bendradarbiaujant su kitais mokslininkais, inžinieriais ir doktorantais“, – pasakoja D. Urbanas.
Jaunasis mokslininkas glaudžiai bendradarbiauja su kolegomis – šiuo metu greta rengiamo mokslinio darbo jis dalyvauja ir dviejuose mokslo projektuose. „Viename projekte mano darbas yra susijęs su aplinkosauginių technologijų, tiksliau, su dujų valymo nuo azoto oksidų įrenginio, kūrimu. Numatyta sukurti įrenginį, kuris gali būti praktiškai pritaikomas dujoms nuo NOx valyti mažuose energetikos objektuose turinčiuose dujų tūrinį debitą iki 400 m3/val. Antras projektas yra susijęs su dujų valymu nuo kietųjų dalelių. Taigi, abiejų projektų tikslas yra sukurti aplinkosaugines technologijas, skirtas teršalų išmetimams mažinti ir oro kokybei pagerinti,“ – pasakoja jis.
Anot D. Urbano, labai įdomu dirbti, jei turi tikslą ir žino, kad tavo darbas yra aktualus, reikalingas ir padeda spręsti tam tikras problemas, o gauti rezultatai gali būti praktiškai pritaikomi. „Būtent tokia motyvacija gali padaryti mano ir bet kurio kito darbą įdomų. Atvirai kalbant, man pačiam dažnai trūksta tokios motyvacijos, taigi aš visiems patarčiau visada turėti labai aiškų tikslą, orientuotą į aktualių problemų sprendimą, kad darbas nebūtų nuobodus“, – sako VILNIUS TECH mokslininkas.