CleanLake: technologia, która oczyszcza jeziora i wspiera rolnictwo

Czy odpady przemysłowe mogą oczyścić jeziora i zasilić rolnictwo? Innowacyjne rozwiązanie CleanLake wykorzystuje sorbenty i zeolity do usuwania z wody nadmiaru azotu i fosforu. Jak działa technologia, która chce zamknąć obieg między jeziorem a polem?

Eutrofizacja jest jednym z najpoważniejszych problemów współczesnej gospodarki wodnej. Proces ten polega na nadmiernym wzbogacaniu wód powierzchniowych w związki biogenne, przede wszystkim w azot i fosfor, które trafiają do jezior wraz ze spływami z terenów rolniczych, ściekami komunalnymi oraz wodami opadowymi. W warunkach naturalnych eutrofizacja przebiega bardzo powoli, jednak działalność człowieka znacząco przyspieszyła ten proces.

CleanLake, czyli innowacyjny pomysł na oczyszczanie jezior

Nadmiar biogenów prowadzi do gwałtownego rozwoju glonów i sinic, a więc tzw. zakwitów wód. W efekcie woda staje się mętna, co ogranicza dopływ światła do głębszych warstw zbiornika, a obumierające organizmy zużywają znaczne ilości tlenu podczas rozkładu. Konsekwencją jest pogorszenie się jakości wody, śnięcie ryb i innych organizmów wodnych, zmniejszenie bioróżnorodności oraz ograniczenie możliwości rekreacyjnego i gospodarczego wykorzystania jezior. W skrajnych przypadkach zakwity sinic mogą prowadzić do pojawienia się toksyn niebezpiecznych dla ludzi i zwierząt.

Poszukując nowych sposobów przeciwdziałania eutrofizacji, międzynarodowy zespół badaczy, realizujący projekt CleanLake, opracował technologię opartą na zasadach gospodarki o obiegu zamkniętym. Projekt, koordynowany przez Politechnikę Krakowską, jest realizowany we współpracy z Uniwersytetem im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, firmą PROTE Technologie dla Środowiska Sp. z o.o., Akademią Górniczą w niemieckim Freibergu oraz Wileńskim Uniwersytetem Technicznym im. Giedymina na Litwie. Rozwój technologii jest wspierany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR), finansujące polską część przedsięwzięcia w ramach międzynarodowego programu M-ERA.NET.

Schemat obiegu materiałów w technologii CleanLake: od syntezy sorbentów z odpadów przemysłowych, poprzez usuwanie biogenów ze środowiska wodnego, aż do recyklingu zużytego materiału i jego wykorzystania jako nawozu; źródło: konsorcjum CleanLake

Odpady z korzyścią dla środowiska

Rozwiązanie CleanLake wykorzystuje sorbenty i zeolity, wytwarzane z odpadów przemysłowych, takich jak popioły lotne, popioły ze spalania biomasy czy inne uboczne produkty działalności przemysłowej. Takie podejście pozwala nie tylko ograniczyć ilość śmieci kierowanych na składowiska, ale również zastąpić materiałami pochodzącymi z recyklingu część surowców pierwotnych. Istotną zaletą opracowanej technologii jest niskotemperaturowa synteza zeolitów, prowadzona w łagodnych warunkach, bez konieczności stosowania energochłonnych procesów hydrotermalnych. Dzięki temu zmniejsza się zużycie energii, maleją koszty produkcji oraz ślad środowiskowy całego procesu, co zwiększa atrakcyjność rozwiązania zarówno z perspektywy ekologicznej, jak i ekonomicznej.

Wytworzone w procesie materiały charakteryzują się rozwiniętą strukturą porowatą i wysoką zdolnością sorpcji, dzięki czemu mogą selektywnie wychwytywać z wody odpowiedzialne za rozwój eutrofizacji związki azotu i fosforu. Jednak samo opracowanie materiałów to dopiero początek. Następnie są one testowane jako elementy nowych produktów dla infrastruktury wodnej, m.in. w ścieżkach filtracyjnych przy brzegach jezior, platformach dla ptactwa wodnego czy podwodnych konstrukcjach wspierających lokalne ekosystemy. Dzięki temu technologia nie tylko ogranicza dopływ biogenów do zbiorników, ale również wspiera ochronę różnorodności biologicznej.

Co więcej, po nasyceniu związkami azotu i fosforu użyty materiał nie staje się odpadem. Może zostać poddany recyklingowi i wykorzystany do produkcji nawozów o kontrolowanym uwalnianiu składników pokarmowych, zamykając obieg cennych pierwiastków pomiędzy środowiskiem wodnym a rolnictwem. Na Politechnice Krakowskiej przeprowadzono badania na pszenicy i rzepaku, które potwierdziły skuteczność nawozową odzyskanych materiałów.

Sorbenty wykorzystywane w procesie; źródło: konsorcjum CleanLake

Międzynarodowe uznanie, szeroki potencjał

Technologia opracowana w projekcie CleanLake ma duży potencjał wdrożeniowy w Polsce, gdzie eutrofizacja pozostaje jednym z najważniejszych problemów jezior, zbiorników retencyjnych i małych cieków wodnych. Rozwiązaniem zainteresowane mogą być zarówno samorządy, jak i zarządcy wód oraz przedsiębiorstwa wodociągowo-kanalizacyjne, poszukujące skutecznych i relatywnie niedrogich metod ograniczania dopływu azotu i fosforu do środowiska.

Systemy wykorzystujące sorbenty i zeolity mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w jeziorach, ale również w zbiornikach retencyjnych, rowach melioracyjnych czy instalacjach podczyszczania wód opadowych. Ich dodatkową zaletą jest możliwość wykorzystania do produkcji materiałów surowców odpadowych, co obniża koszty i wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym. Jednocześnie wdrożenie technologii na szeroką skalę wymaga dalszej walidacji w warunkach terenowych, oceny długoterminowej skuteczności oraz wypracowania odpowiednich modeli finansowania i regulacji wykorzystania materiałów pochodzących z recyklingu.

Innowacyjność technologii CleanLake została dostrzeżona również na arenie międzynarodowej. Rozwiązanie opracowane przez zespół projektowy zdobyło złoty medal podczas Kaohsiung International Invention Design EXPO oraz srebrny medal na 18. Międzynarodowej Wystawie Kreatywności i Innowacji EUROINVENT 2026 w Rumunii, co potwierdza zarówno wysoki poziom naukowy prowadzonych badań, jak i potencjał wdrożeniowy technologii w obszarze ochrony środowiska wodnego i gospodarki o obiegu zamkniętym.

Większość technologii środowiskowych rozwiązuje problem, generując kolejne: nowe odpady albo zużywając dodatkowe zasoby. Projekt CleanLake proponuje inne podejście: przekształca odpady przemysłowe w materiały oczyszczające wodę, a następnie wykorzystuje je jako surowiec do produkcji nawozów. Choć technologia wymaga dalszej walidacji terenowej i oceny długoterminowych efektów środowiskowych, już dziś pokazuje potencjał gospodarki o obiegu zamkniętym w praktyce. jeżeli kolejne badania potwierdzą jej skuteczność, może stać się przykładem efektywnego połączenia ochrony wód, zagospodarowania odpadów i odzysku cennych składników odżywczych.

zdj. główne: Przykład testów prowadzonych w Niemczech – element pływający przeznaczony jako podstawa dla platformy dla ptactwa wodnego; Konsorcjum CleanLake (PK, UAM, TU Bergakademie Freiberg)