Skånsk forskning visar vägen mot renare vatten i Europa

EU-kommissionens nya förslag för renare luft och vatten kräver kraftigt skärpta regler för Europas tiotusentals avloppsreningsverk, och tiden är knapp. Men lösningen finns redan på plats i Sverige, i östra Skåne. Där har spetsforskning och samverkan drivit fram nya analysmetoder och pionjäranläggningar som nu är i full drift. Och resultaten är till och med bättre än vad EU-kommissionen kräver.

Nyligen föreslog EU-kommissionen genom den ”europeiska gröna given” skärpta regler för renare luft och vatten. Målet är noll föroreningar och därför ska direktivet om rening av avloppsvatten revideras. Senast 2040 ska allt vatten som släpps ut från reningsverk för 100 000 personer eller fler vara fritt från läkemedelsrester, bekämpningsmedel, PFAS, och andra skadliga ämnen. Förslaget gäller även de reningsverk med minst 10 000 personer i områden med känslig natur, vattentäkter eller annat skyddsvärt.

Två avloppsreningsverk som redan uppfyller de nya hårda kraven i EU-kommissionens förslag återfinns i Degeberga och i Kivik, invigda 2020 och rustade för framtiden. Tio år tidigare hade lokala fiskare i just Kivik börjat slå larm om Illaluktande vatten, döda fåglar och såriga, svampangripna fiskar. Detta fick Havs- och vattenmyndigheten, HaV, att agera och i den efterföljande rapporten nämner de en cocktail av skadliga ämnen som en av flera möjliga förklaringar.

”Fortsatta projekt har lett till att regionen i dag är den mest kartlagda i landet.”

– Vi kunde konstatera att det saknades analysdata och via LUSKA-projektet, finansierat av Region Skåne, kunde Erland Björklund och jag 2016 börja kartlägga utsläppen av mikroföroreningar i Skåne. Fortsatta projekt har lett till att regionen i dag är den mest kartlagda i landet, konstaterar Ola Svahn, forskare i miljöanalytisk kemi på Högskolan Kristianstad, verksam vid forskningslaboratoriet MoLab.

De uppmätta utsläppen av mikroföroreningar från reningsverk och mottagande vatten runt om i Skåne visar att traditionella reningsverk inte är byggda för dagens kemikaliesamhälle och levnadsvanor. Reningsverken klarar helt enkelt inte av att avlägsna mikroföroreningarna, trots att mängderna är så små. Men mikroföroreningarna är skadliga redan vid låga nivåer, vilket har varit ett problem att mäta tillförlitligt i olika miljöprover. Och de resultat som tagits fram har ofta ifrågasatts av olika anledningar.

– Det har krävts ett lite annorlunda tankesätt för att skräddarsy robusta analysmetoder som passar ämnen med så olika egenskaper, och som ska analyseras vid så låga koncentrationer i så knepiga prover. Tidigare metoder har nog lidit av att de varit för generella till sin karaktär och för oprecisa, berättar Ola Svahn.

Gammal teknik i Sveriges modernaste reningsverk

De två avloppsreningsverken i Degeberga och Kivik är de första i sitt slag. De har båda ett fjärde reningssteg bestående av förbehandling och granulerat aktivt kol (GAK), som ett komplement till de tre traditionella stegen med mekanisk, biologisk och kemisk rening. Detta fjärde reningssteg avlägsnar det mesta av de skadliga ämnen som annars bara hade rest rakt igenom de tre första reningsstegen.

”Det har varit centralt att utveckla och utvärdera tekniken i stor skala tillsammans med både industrin och reningsverkens driftpersonal.”

När Ola Svahn började forska på vattenrening med GAK för tio år sedan ansågs tekniken vara komplicerad att driva, dyr och ineffektiv, och att kolet hade för kort livslängd. Fokus låg nästan uteslutande på rening genom ozon. Men mycket har hänt på ett decennium. Ola har visat att GAK-tekniken är både billigare och effektivare än man tidigare trott, och nu tyder mätresultaten på att filter med GAK även har förhållandevis lång livslängd.

– Vilken sorts aktivt kol som används har stor betydelse för effektiviteten, påpekar Ola Svahn. Vi konstaterade tidigt att det granulerade kolets ytegenskaper är viktigt att beakta liksom de kemiska egenskaperna hos mikroföroreningarna.

Tidigare i år slog även schweiziska forskare fast att GAK-filter är en effektiv metod för att få bort mikroföroreningar i avloppsvattnet, och att det är en robust och lätthanterlig teknik.

– Det har varit centralt att utveckla och utvärdera tekniken i stor skala tillsammans med både industrin och reningsverkens driftpersonal, menar Ola Svahn. Totalt drev vi piloten på Kristianstad reningsverk i 40 000 bäddvolymer. Då är vi ute i verkligheten och har riktiga förhållanden att forska och mäta på, och det blir dessutom skalbart på ett helt annat sätt än om vi testat detta i en laboratoriemiljö.

Forskning som väcker internationellt intresse

Tålmodigt har GAK-tekniken utvärderats och nivåerna av mikroföroreningar i de skånska vattendragen har kartlagts på MoLab genom olika forsknings- och utvecklingsprojekt. Snart växte också provtagningsområdet. Via de internationella EU-projekten MORPHEUS och LESS IS MORE, där även Danmark, Polen, Tyskland och Litauen var med, kom vattenprover från södra Östersjöns vattendrag in för analys till MoLab.

Ringarna på vattnet har blivit blir fler och fler och nyligen kom en delegation från Lettland och Litauen på besök till Sverige för att titta närmare på reningsverken och metoderna som ligger bakom det renade vattnet. Länsstyrelsen i Skåne ligger också långt fram, och gav nyligen ut en rapport om hur vattenrening ska prioriteras i framtiden. Nu vill de båda baltiska länderna veta vad svenska myndigheter gör åt problemen och hur.

”Sverige har mycket att dela med sig av. Här finns lyckade exempel på hur forskningen är omsatt i praktiken.”

– Sverige har mycket att dela med sig av. Här finns lyckade exempel på hur forskningen är omsatt i praktiken genom de fullskaliga reningsverk som nu finns i bruk med behandlingsteknik för mikroföroreningar. I Baltikum behöver vi denna kunskap om hur samarbetet mellan olika beslutsfattande myndigheter, forskare och andra intressegrupper fungerar, säger Sergej Suzdalev från det marina forskningsinstitutet på Klaipedas universitet vid Litauens kust.

Precis som i Skåne, innan LUSKA-projektet, saknades uppgifter om läkemedelsförordningar i de baltiska staterna. För att fylla dessa kunskapsluckor initierade Sergej och hans kollegor MEDWwater, ännu ett EU-finansierat projekt för att mäta nivåer av läkemedel i avloppsvatten, vilka effekter nivåerna har, och hur de kan minskas.

– Via MORPHEUS hade vi möjlighet att bekanta oss med MoLabs analytiska erfarenhet och förbättra vår egen kunskap om läkemedelsrester i olika provtyper. Där har vi även bekantat oss med den avancerade och känsliga laboratorieutrustningen som krävs för detta, berättar Sergej.

Två filter i ett – både adsorption och nedbrytning

Avloppsreningsverket i Degeberga blev Sveriges första fullskaliga reningsverk utrustat med GAK och det har snart varit i drift i tre år med samma filter. 26 000 bäddvolymer har passerat och så här långt har de båda filtren inte backspolats, en teknik för att rena filtret från organiskt material. För att skydda det aktiva kolet från igensättning används ett sandfilter före kolet, Sveriges första, installerat 1973 med sand från Simrishamn.

– En av anledningarna till att vi valde just Degeberga var det befintliga sandfiltret. Flera andra svenska reningsverk är redan utrustade med sandfilter, och eftersom Degebergas fortfarande, efter så många år, visar sig fungera utmärkt som förfilter, ger det besparingar inför de stora satsningar som nu sannolikt väntar över hela Europa, poängterar Ola Svahn.

I EU-kommissionens förslag ska reningsgraden på det utgående vattnet ur reningsverken vara minst 80 procent. Reningsgraden efter snart tre år på enbart det fjärde steget i Degeberga, alltså sand- och GAK-filtren, ligger på 84 procent. Men flera ämnen på bevakningslistan har betydligt högre reningsgrad än så.

– Tillsammans med docent Michael Cimbritz och forskningsgruppen i VA-teknik på Lunds universitet har vi lärt oss mer om hur de aktiva kolfiltren fungerar, och hur ämnen adsorberar och konkurrerar om bindningsplatser på olika djup i kolbädden. Kolens kapacitet är starkt beroende av ämnets kemiska egenskaper, såsom laddning och vattenlöslighet, förklarar Ola Svahn.

”Genom att kombinera dessa olika filter så kan vi uppnå ännu bättre reningsgrader.”

Diklofenak, som är den aktiva substansen i Voltaren och som egentligen är ett ganska svårfångat ämne, ligger nu efter snart tre års användning av GAK-filtret på en reningsgrad på 98 procent. Resultaten vittnar om både hög effektivitet och lång livslängd.

– Egentligen borde diklofenak ha brutit igenom filtret vid det här laget och gett lägre reningsgrad, som exempelvis karbamazepin har börjat göra. Med hjälp av kol-14-metoder, som utvecklats och används i Lund, har vi kunnat visa att anledningen till att diklofenak fortfarande reduceras så bra efter tre år är att våra GAK-filter successivt blivit ett BAK-filter, det vill säga ett biologiskt aktivt filter där ämnen också bryts ner. I ett och samma kolfilter får vi alltså både adsorption genom GAK och nedbrytning genom BAK, förklarar Ola.

– Vi är bara i början av forskningen på granulerat aktivt kol. Jag tror vi kommer att kunna förfina och ta fram nya kolmaterial – nya adsorbenter så att kolen blir ännu effektivare. Vi ser behovet inte minst i vårt arbete med PFAS, som adsorberar förhållandevis dåligt till aktivt kol. I framtiden kommer säkert filtermaterial att skräddarsys, beroende på vilka ämnen som behöver avlägsnas. Och genom att kombinera dessa olika filter så kan vi uppnå ännu bättre reningsgrader till nytta för både miljö och människors hälsa.

Text: Fabian Rimfors
Foto: Ola Svahn och Fabian Rimfors

Kontakt

Ola Svahn
Forskare i miljövetenskap med inriktning mot kemisk analys
Högskolan Kristianstad
ola.svahn@hkr.se
044-250 34 73