Czy celuloza pomoże w walce z niebezpiecznymi substancjami w wodach Europy?

Żyjemy w czasach, w których z jednej strony wody zaczyna brakować, z drugiej zaś – jej jakość nie satysfakcjonuje. Wyniki badań monitoringowych wskazują, że w wodach Unii Europejskiej jest coraz więcej trwałych zanieczyszczeń, takich jak substancje per- i polifluoroalkilowe (PFAS), nanoplastiki oraz chemikalia zakłócające funkcjonowanie gospodarki hormonalnej. Jak sobie z nimi radzić?

Poszukiwanie nowych metod oczyszczania wody

Szacuje się, że koszt skutków dla zdrowia wynikających z obecności zanieczyszczeń w wodach wynosi 52–84 mld euro rocznie. Dlatego wciąż poszukiwane są skuteczne metody oczyszczania zasobów. Wyniki niedawno przeprowadzonych badań naukowych wskazują, że modyfikacja celulozy bakteryjnej i połączenie z innymi substancjami chemicznymi może zwiększyć jej wydajność, np. w kontekście walki z zanieczyszczeniem wody.

Strategia odporności gospodarki wodnej uznaje wodę za podstawową potrzebę i krytyczny zasób. W kontekście wyników monitoringu ma ona na celu przywrócenie i ochronę obiegu wody, budowanie gospodarki opartej na inteligentnym gospodarowaniu tym zasobem oraz zapewnienie dostępu do czystej i niedrogiej wody dla wszystkich mieszkańców Unii Europejskiej.

W związku z rozszerzeniem parametrów, jakie badane są w wodach, oraz wynikami tych pomiarów, widoczny jest wzrost zanieczyszczenia, m.in. PFAS. KE w opublikowanym w czerwcu tego roku artykule poinformowała, że bakteryjna celuloza – biodegradowalny materiał produkowany przez bakterie – może mieć potencjał transformacyjny w remediacji wody zanieczyszczonej substancjami niebezpiecznymi.

Co to jest celuloza?

Celuloza jest powszechnie dostępnym, tanim i przyjaznym dla środowiska i użytkownika materiałem. Głównymi jego producentami są rośliny naczyniowe (przykładowo widłaki, skrzypy, paprocie) – biosynteza przebiega w ich błonie komórkowej. Celuloza wytwarzana jest też przez większość glonów, różne bakterie, a nawet niektóre zwierzęta.

Unikalną formą celulozy pozyskiwanej z surowców roślinnych są tzw. nanokryształy, które dzięki swoim właściwościom fizykochemicznym stanowią bazę do tworzenia struktur żelowych. One z kolei zdolne są do skutecznego wiązania i usuwania kationów metali zanieczyszczających wodę.

Celuloza bakteryjna może pomóc w walce z niebezpiecznymi substancjami w wodach Europy

Celuloza bakteryjna to nanowłóknisty biopolimer o wysokiej czystości chemicznej i unikalnych właściwościach mechanicznych, wytwarzany przez bakterie. Znajduje on zastosowanie np. w medycynie, przemyśle spożywczym i sektorze materiałów podstawowych.

Badania nad celulozą bakteryjną pokazały, że modyfikacja i połączenie z innymi substancjami chemicznymi może zwiększyć jej wydajność. Przykładowo, karboksymetyloceluloza po modyfikacji skutecznie wiąże i adsorbuje PFAS. Systemy hybrydowe, na przykład wykorzystujące celulozę bakteryjną w procesie nanofiltracji i elektrooksydacji, mogą zwiększyć wydajność usuwania zanieczyszczeń z wody nawet o 95 proc. Wykazuje ona przy tym właściwość wiązania wody i stanowi kluczowy element ekologicznych technologii oczyszczania. Działa jako wysoce efektywny, biodegradowalny biosorbent oraz naturalny filtr.

Celuloza bakteryjna – obiecujący krok w zwalczaniu zanieczyszczenia wody

Celuloza bakteryjna stanowi obiecujący krok w zrównoważonym gospodarowaniu odpadami, szczególnie w zakresie usuwania nowych zanieczyszczeń wodnych, takich jak PFAS, nanoplastiki i substancje zaburzające gospodarkę hormonalną.

Odnawialność i funkcjonalna adaptacja sprawiają, że celuloza bakteryjna stanowi alternatywę dla konwencjonalnych adsorbentów, czyli substancji o silnie rozwiniętej powierzchni, zdolnych do wiązania cząsteczek innych substancji (gazów lub cieczy). Adsorbenty znajdują powszechne zastosowanie w ochronie środowiska, medycynie i przemyśle.

Celuloza bakteryjna wpływa na jakość wód poprzez:

• bioflokulant: hydrożele na bazie celulozy bakteryjnej służą jako naturalne środki wspomagające koagulację, pozwalając wychwycić i usunąć ponad 90 proc. zawiesin i mikrowłókien;
• separację olejów i tłuszczów: dzięki trójwymiarowej strukturze włókien, filtry z czystej celulozy bakteryjnej są wysoce skuteczne w oddzielaniu emulsji olejowo-wodnych w trudnych warunkach środowiskowych;
• usuwanie mikroplastiku: uwodnione membrany z celulozy bakteryjnej potrafią odfiltrować z zanieczyszczonej wody do 99 proc. cząstek mikroplastiku;
• wychwytywanie metali ciężkich i barwników: modyfikowana celuloza bakteryjna potrafi prawie w całości adsorbować toksyczne jony metali ciężkich oraz zanieczyszczenia organiczne.

Stosowanie celulozy bakteryjnej w oczyszczaniu wody może być zgodne z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym, gdyż może ona być produkowana np. z resztek po produkcji rolniczej. Wykorzystanie takich produktów, jak melasa, trawa kukurydziana czy skórki owoców, znacząco obniżyłoby koszty produkcji celulozy bakteryjnej i byłoby sposobem na uniezależnienie od konwencjonalnych, wysokoemisyjnych surowców, takich jak glukoza.

Wnioski z przeprowadzonych badań

W świetle najnowszych badań:

• celuloza bakteryjna usuwa z wody ponad 90 proc. PFAS, czy nanoplastików;
• nowoczesne modyfikacje celulozy bakteryjnej zwiększają selektywność w złożonych matrycach ściekowych;
• surowce z odpadów rolniczych obniżają koszty produkcji celulozy bakteryjnej o 30 do 50 proc.;
• hybrydowe systemy celulozy bakteryjnej zwiększają wydajność usuwania zanieczyszczeń do 95 proc.

Niemniej jednak, aby stosować celulozę bakteryjną do uzdatniania wody, niezbędne są dalsze prace i badania.

---

Pisząc artykuł korzystałam z:

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.180976

https://environment.ec.europa.eu/news/lab-marvel-global-guardian-bacterial-cellulose-could-help-tackle-hazardous-substances-europes-waters-2026-06-08_en

https://commission.europa.eu/topics/environment/water-resilience-strategy_pl

Shija, G.E., 2025. Bakteryjna celuloza dla nowych zanieczyszczeń: przegląd zastosowań PFAS, nanoplastików i zakłócających system hormonalny w uzdatnianiu wody. Nauka o całkowitym środowisku, 1008, s. 180976. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.180976