Wielka rola tworzyw sztucznych w dystrybucji wody

Dotychczas tworzywa sztuczne pomogły zaopatrzyć miliony ludzi w czystą wodę. Okazuje się, że bez tego materiału XXI w. rozwiązanie wielu problemów związanych z dystrybucją wody byłoby niemal niemożliwe. A taki stan odczuliby wszyscy, bez wyjątku.

Jedynie 3,5 proc. całkowitej ilości wody na naszej planecie to woda słodka, a większa jej część zamrożona jest w lodowcach. I tylko 0,01 proc. tej wody jest w postaci nadającej się do bezpośredniego użycia przez ludzi. Są to wody podziemne oraz wody w potokach, rzekach, jeziorach i zbiornikach retencyjnych.

W latach 1950 - 1990 światowe zapotrzebowanie na wodę zwiększyło się trzykrotnie i od tego czasu dalej rośnie. Jeżeli ta tendencja się utrzyma, to za ok. 30 lat dostępne źródła zaopatrzenia wód mogą nie wystarczyć. Ale już teraz potrzebujemy więcej wody. Niestety aż miliard ludzi żyje bez dostępu do odpowiedniej ilości wody pitnej a ponad 2 miliardy nie posiada podstawowych urządzeń sanitarnych.

Z powodu cholery lub innych chorób rozprzestrzeniających się z powodu brudnej wody umiera każdego dnia tysiąc dzieci. 80 proc. wszystkich chorób i jedna trzecia wszystkich zgonów w krajach rozwijających się wywołana jest przez zanieczyszczoną wodę. Najczęstsze choroby to ameby, tyfus, salmonella, E coli, żółtaczka, pasożyty. Zarazki znajdują się w rzekach, potokach i innych zbiornikach wodnych, które w wielu obszarach stanowią podstawowe źródło zaopatrzenia w wodę.

Także w Europie woda jest problemem. Każdy mieszkaniec Unii Europejskiej dysponuje średnio 3000 m3 wody. Obecnie zużywamy rocznie około 20 proc. dostępnej wody. Istnieją jednak rejony, gdzie nie ma wystarczającej ilości wody. Na południu Europy okresowe susze powodują problemy socjalne i gospodarcze. W niektórych krajach systemy zaopatrzenia w wodę są przestarzałe, a rury nieszczelne, przez co marnują się ogromne ilości wody.

Problem braku wody może się jeszcze zaostrzyć z powodu zmian klimatu. Już teraz większość uczonych uważa, że z powodu wzrostu średniej rocznej temperatury na świecie będzie więcej powodzi i huraganów, ale także więcej okresów suszy, które wpłyną na zbiory, zaopatrzenie w wodę i zdrowie.

Z tego tez powodu należy uczyć się oszczędnego obchodzenia z dostępną wodą. Na szczęście ludzkość jest coraz bardziej świadoma faktu, że musi działać coraz bardziej odpowiedzialnie, aby z jednej strony pomagać potrzebującym, a z drugiej zachować środowisko dla przyszłych pokoleń. Ta świadomość ma prowadzić do dbałości o „zrównoważony rozwój” działaniami, które jednocześnie nie ogranicza ekonomicznych, socjalnych i środowiskowych możliwości dostępnych obecnych i w przyszłości.

Starania mające na celu wspomaganie zrównoważonego rozwoju otrzymały nowy bodziec podczas Światowego szczytu na temat zrównoważonego rozwoju w Johanesburgu w 2002 r. Szefowie rządów rozmawiali tam o ochronie środowiska i sposobach walki z ubóstwem na świecie. Brak wody pitnej i jej marnowanie zostały przyjęte jako największe zagrożenie dla zrównoważonego rozwoju. Rezultatem szczytu była zgoda wszystkich szefów rządów na to, aby do 2015 r. przynajmniej połowie ludności - obecnie pozbawionej wody - zwiększyć dostęp do słodkiej wody i urządzeń sanitarnych.

Wodę można dostarczać użytkownikom w różny sposób i różnymi metodami. Wszystko jedno jaką wybiera się drogę - celem jest dostarczanie odpowiedniej do potrzeb ilości wody. W dostarczaniu i dystrybucji wody ważną rolę odgrywają tworzywa sztuczne. W wielu rejonach, w których brakuje wody odpowiednie systemy konserwacji i nawadniania mogą pomóc przy magazynowaniu i dystrybucji - zarówno na potrzeby gospodarstw domowych, jak i przemysłu oraz rolnictwa. W wielu tych dziedzinach tworzywa sztuczne są uprzywilejowanym materiałem do produkcji elementów ze względu na niskie koszty, wygodę transportu i montażu, trwałość i elastyczność.

Jeśli chodzi o pozyskiwanie i dystrybucję czystej wody, to warto zauważyć, że w bardzo wielu miejscach na świecie zanieczyszczona woda, niewłaściwe zarządzanie śmieciami i nieefektywna gospodarka wodą jest przyczyną poważnych kłopotów zdrowotnych społeczeństwa. Każdego roku na choroby związane z zanieczyszczoną wodą (malaria, cholera, dur brzuszny, tyfus, schistosomatoza) choruje lub umiera miliony osób na całym świecie. Idealnym rozwiązaniem byłoby zapobieganie zanieczyszczeniom źródeł wody pitnej. Ale oczyszczanie ścieków jest bardzo kosztowne. Woda w większości rzek europejskich nie ma jakości wody pitnej. Można to zmienić, ale potrzebne są znaczne unowocześnienia.

Są także inne, poza uzdatnianiem wody z rzek, sposoby pozyskiwania wody pitnej. W odległych górskich rejonach, takich jak np. Nepal, bardzo często jest dużo wody, ale niewystarczająca higiena i brak urządzeń sanitarnych powodują, że miejscowe rzeki i strumienie są bardzo zanieczyszczone. Rozwiązaniem jest pobieranie wody z górnych partii rzeki za pomocą rurociągów grawitacyjnych. Do ich budowy idealnie nadają się rury z tworzyw sztucznych. Są lekkie, elastyczne, wygodne w transporcie, a po ułożeniu wytrzymałe i trwałe. Na terenach nizinnych rozwiązanie problemu jest bardziej skomplikowane. Jest tam więcej ludzi, którzy muszą dzielić się zasobami wody, która jest często brudna i zanieczyszczona.

W takim przypadku rozwiązaniem jest wiercenie studni w warstwie wodonośnej pod powierzchnią gruntu. Za pomocą ręcznych pomp i tworzywowych rur można zaopatrzyć daną wieś w czystą wodę, choć wiercenie jest kosztowne, a nadmierny pobór może spowodować napływ wody zanieczyszczonej.

Tworzywa sztuczne pomagają także oczyszczać wodę i usuwać chorobotwórcze bakterie i pasożyty. Oto kilka przykładów: prosty nylonowy filtr pomógł praktycznie wyeliminować drakunkulozę - chorobę pasożytniczą wywoływaną przez nicienia gwinejskiego, która unieruchamia swoje ofiary. Rozwiązaniem tego problemu jest filtrowanie skażonej wody. W przeszłości stosowano do tego celu gęstą gazę, ale dopiero specjalna tkanina nylonowa, tańsza i łatwiejsza do dezynfekcji ograniczyła występowanie infekcji o 95 proc.

W większości krajów ilość wody traconej poprzez nieszczelności sieci wodociągowej jest ciągle za duża. Wcześniej, gdy do budowy rurociągów używano rur z tradycyjnych materiałów, w miarę upływu czasu w sieci wodociągowej pojawiały się pęknięcia i nieszczelności. W niektórych krajach europejskich stare rury wodociągowe są odpowiedzialne za straty sięgające blisko 30 proc. wody, a koszt bezpowrotnie traconej czystej wody jest bardzo duży. Zwykle niewidoczne, bo ukryte pod powierzchnią ulicy lub w ścianie rury z tworzyw sztucznych odgrywają decydującą rolę przy dostarczaniu wody niezbędnej do picia i do wielu innych celów. We współczesnym budownictwie europejskim tworzywowe rury stosowane są do budowy rurociągów i gazociągów.

Rury z tworzyw sztucznych mają dużą trwałość, są elastyczne, można je kształtować w dowolny sposób, dlatego są odporne na uszkodzenia oraz łatwe w produkcji i składowaniu. Dzięki swojej wytrzymałości mogą być stosowane w trudnych warunkach co jest szczególnie ważne przy dostarczaniu wody do miast i wsi. Tworzywa sztuczne są przy tym lekkie, a ich stosunkowo niewielka cena w porównaniu z innymi materiałami, których można by było użyć do tego rodzaju zastosowań, umożliwia powszechne ich używanie także w krajach rozwijających się.

W rolnictwie woda jest niezbędna, a deszcz pada niekoniecznie wtedy, gdy rolnik go potrzebuje. Dodatkowo wiele terenów uprawnych znajduje się w krajach o małych lub niezadowalających ilościach opadów. Dlatego odpowiednie nawadnianie upraw jest tak istotne. Systemy irygacyjne rozprowadzają na pola wodę z rzek, zbiorników lub studni. Rolnictwo jest największym konsumentem wody na świecie.

W przybliżeniu 70 - 80 proc. wody stosowanej przez człowieka zużywa się do nawadniania pól uprawnych. Jednocześnie w tradycyjnych metodach nawadniania spora część wody jest tracona. Szacuje się, że tylko 40 proc. wody irygacyjnej dociera tam, gdzie jest potrzebna. Jednym z rozwiązań tego problemu jest nawadnianie kropelkowe, w którym woda przez rury z tworzyw sztucznych doprowadzana jest powoli bezpośrednio do gleby. Zwykle urządzenia zraszające wyrzucają duże ilości wody w powietrze i znaczna część tej wody po prostu odparowuje. Rozprowadzanie wody za pomocą rurek bezpośrednio na ziemię w pobliże korzeni pozwala zaoszczędzić blisko 70 proc. wody. Nawadnianie kropelkowe jest powszechnie stosowane w Hiszpanii, Kalifornii, Izraelu, Afryce, czyli wszędzie tam, gdzie wody jest mało i jest droga.

W krajach rozwijających się tańszym rozwiązaniem jest wlewanie wody za pomocą wiader do sieci rur położonych na ziemi. Aby zmniejszyć ubytek wody z gleby stosuje się także specjalne osłony z tworzyw sztucznych. W Chinach rolnicy okrywają nimi bruzdy, w których sadzony jest ryż. Takie wykonane z tworzyw sztucznych zabezpieczenie służy przez pięć lat i zapobiega parowaniu wody.

To nie jedyne zastosowanie uwzględniające użycie tworzyw sztucznych. Przez lata stosowano płyty i folie z tworzyw sztucznych do budowy prowizorycznych cieplarni. Obecnie technologia poszła o krok dalej. Dzięki odpowiednim materiałom można kontrolować środowisko w jakim rosną rośliny: ilość światła, wody, substancji odżywczych oraz można chronić je przed szkodnikami. Tym samym więc technologia i tworzywa sztuczne rozwiązują problem strat wody w rolnictwie.

Oczywiście stale powstają nowe rozwiązania, umożliwiające zaopatrywanie ludzi w czystą wodę, a niemały udział w tych przedsięwzięciach mają, co łatwo zgadnąć, tworzywa sztuczne. Przykładem może być kolektor słoneczny, zaprojektowany tak, aby otrzymywać czystą wodę przy wykorzystaniu zjawiska odparowywania i kondensacji. Nad źródłem wody - lub na wodzie - umieszcza się specjalny namiot z tworzywa sztucznego z porowatym dnem, w które wnika woda podsiąkająca poprzez specjalne taśmy.

Jak to działa?

Słońce ogrzewa wnętrze namiotu, woda paruje - zanieczyszczenia pozostają w porowatym dnie - a następnie skrapla się po zetknięciu ze ścianką tworzywa i spływa do zbiornika. Wykorzystując tego typu kolektory wodnosłoneczne można pozyskać wodę dla rodziny, czy nawet wsi.

Na tym jednak nie koniec zalet przynoszonych przez tworzywa sztuczne i związanych z sektorem dystrybucji wody pitnej. Oto bowiem zaawansowane technologie oparte na tworzywach sztucznych i stworzone dla potrzeb kosmonautyki mogą być kluczem do poprawy zaopatrzenia w słodką wodę. Określone tworzywa sztuczne stosowane na statkach kosmicznych pozwalają zaopatrywać kosmonautów na orbicie nie tylko w czyste powietrze i najczystszą wodę, ale także w doskonałe urządzenia sanitarne.

Ze względu na duży ciężar statku kosmicznego i duże zużycie paliwa podczas lotu na orbitę zabiera się jedynie 1000 l wody. Woda ta wykorzystywana jest w obiegu zamkniętym, w związku z czym musi być odpowiednio oczyszczana. Opracowano specjalny system oczyszczania wody, oparty głównie na układzie filtrów z tworzyw, pozwalający na odzyskanie 85-95 proc. wody ze ścieków. Woda jest odparowywana, a po ośmiu godzinach chemicznej, mechanicznej i cieplnej obróbki jest tak czysta, że można ją pić. Technologia ta jest ciągle ulepszana, także przez firmy inwestujące w systemy oczyszczania wody na potrzeby krajów, w których wody brakuje. Jak widać więc rozwiązania wielu problemów z wodą są dostępne, należy je tylko rozpowszechnić.

Tekst powstał na podstawie materiałów Fundacji PlasticsEurope Polska.