Inovatīvs vides risinājums — botānisks gaisa biofiltrs

Botāniskos biofiltrus pēta un veido jauns Latvijas uzņēmums ELPO, kas izmanto dabas spējas attīrīt vidi un inženiermākslas spēju pilnveidot dabas rezultātu, lai uzlabotu iekštelpu gaisa kvalitāti. Uzņēmuma produkts šogad tika nominēts Latvijas Dizaina gada balvas produktu dizaina kategorijā, kā arī saņēma simpātiju balvu Rīgas Stradiņa universitātes Zinātnes nedēļā, kas norisinājās no 22. līdz 26. martam.

Iekštelpu gaisa kvalitāte — zilonis mums visapkārt

Iekštelpu gaisa kvalitāte mūsdienās ir viens no svarīgākajiem sabiedrības un arodveselības jautājumiem. Eiropas Savienība gaisa kvalitāti ir nosaukusi par galveno veselību ietekmējošo vides faktoru Eiropā. Tā kā iekštelpās gaisa piesārņojums ir lielāks nekā ārā (reizēm pat vairāk nekā piecas reizes), un iekštelpās cilvēki pavada 89 % sava laika, tieši iekštelpas ir tā vide, kur gaisa kvalitātei ir jāpievērš īpaša uzmanība.

Vēl viena problēma, kas izteikti ir manāma jaunajās ēkās, ir zems gaisa mitruma līmenis apkures sezonā. Zemā temperatūrā āra gaisā ir mazs ūdens daudzums par spīti tam, ka relatīvais mitrums ir augsts. Nonākot telpās, gaiss sasilst, bet gaisa relatīvais mitrums samazinās, jo silts gaiss spēj sevī uzturēt lielāku ūdens masu. Reti kura ventilācijas sistēma ir spējīga ievadītajā gaisā pievienot gana daudz ūdens, lai nodrošinātu ieteicamo minimālo relatīvā gaisa mitruma līmeni — 30 %. Ja šis līmenis netiek sasniegts, darbiniekiem var rasties problēmas ar ādas, acu, deguna un mutes gļotādu.

Kas biofiltram vēderā

Botāniskā gaisa biofiltrācija ir salīdzinoši jauna metode, ar kuras palīdzību ir iespējams attīrīt gaisa piesārņojumu un uzlabot mitruma līmeni iekštelpās. Biofiltrus (bez augiem, bet ar baktērijām) jau izsenis izmanto rūpniecisko izmešu filtrācijai dažādās rūpniecības nozarēs un lopkopībā. Šāda bioloģiskā filtrācija vairāk koncentrējas uz organisko un sēra savienojumu attīrīšanu, jo dzīvie organismi spēj tos izmantot par barības avotu un teicami noārda mazāk kaitīgos savienojumos.

Botāniskie gaisa biofiltri darbojas, izmantojot vairāku komponenšu sinerģiju. Ventilators pūš gaisu cauri substrātam, kur ir ieaugušas augu saknes un kuru apdzīvo ar augiem saistīti mikroorganismi. Substrāts biofiltrā ir īpašas keramikas granulas, Latvijā pazīstams arī kā keramzīts. Tās ir porainas, ar ļoti lielu virsmas laukumu, lieliskām adsorbcijas spējām, un tām viegli cauri plūst gaiss. Šīs īpašības nodrošina gan ūdens, gan piesārņojuma adsorbciju, gan augu un mikroorganismu augšanu. Substrātu mitru uztur automatizēta laistīšanas sistēma, tādējādi mitrums nodrošina organismu dzīvotspēju un piesārņojuma absorbciju.

Augiem izmanto automatizētu, piemērotu apgaismojumu, kā rezultātā notiek fotosintēze, un tie rada organiskās vielas, piem., cukurus. Daļu no šīm vielām augi izdala caur saknēm, kas uztur un baro mikroorganismus, lai tie optimāli veiktu savu darbu. Augiem botāniskajā biofiltrā ir mikroorganismus atbalstoša nozīme un estētiska pievilcība. Augi rada tā saukto biofilo dizainu, kam ir pierādīta saistība ar stresa mazināšanos un kognitīvo spēju uzlabošanos. Augi arī uztur tādu mikroorganismu sastāvu, kas nav cilvēkiem kaitīgs. Tieši mikroorganismi veic lielāko piesārņojuma degradāciju, kā rezultātā gaiss, kas izgājis caur biofiltru, ir ne tikai mitrāks, bet arī tīrāks.

Biofiltra spēka tests

Sadarbībā ar Rīgas Stradiņa universitātes vertikālās integrācijas projektu un DNB banku ELPO veica izpēti biroja apstākļos, lai noteiktu biofiltra efektivitāti reālā vidē — kā tas ietekmē piesārņojuma koncentrāciju un gaisa mitrumu.

Pētījums norisinājās 2018. Gadā pabeigtā biroju ēkā VEFRESH kvartālā. Birojā konstatētie ķīmiskie piesārņotāji ir printeri un to toneri, darbinieku kosmētikas līdzekļi, roku dezinfekcijas līdzekļi un telpu uzkopšanas produkti. Ēkas ventilācijas sistēma iegūst gaisu uz jumta, kas atrodas 45 metrus virs zemes, gaisa apmaiņa ir 2,5 reizes stundā un nenotiek rekuperācija. Ventilācijas iekārta darbojas no plkst. 7.00 līdz 18.00 darba dienās, bet brīvdienās ir izslēgta, lai samazinātu biroju ēkas enerģijas patēriņu. Gaisa apstrādes iekārtu apkope tiek veikta reizi trīs mēnešos, bet gaisa vadi vēl nav tīrīti ne reizi.

Pētījums norisinājās divos identiskos ēkas stāvos, vienā no tiem, testa stāvā, tika ievietoti seši biofiltri 700 m2 lielā platībā. Abos stāvos ir vienāds grīdas izkārtojums, darbavietas, grīdas seguma materiāls, ventilācijas darbības režīms, kā arī abos stāvos ir iespējams darba laikā atvērt logus.

Visu pētījuma periodu no augusta līdz janvārim ar Aranet sensoriem tika mērīts gaisa relatīvais mitrums, temperatūra un CO2 koncentrācija. Gaisa piesārņojuma paraugi — kopējie gaistošie organiskie savienojumi, formaldehīds, acetilaldehīds un citi piesārņojumi — tika analizēti ar gāzu hromatogrāfiju. Pētījuma rezultāti parādīja, ka relatīvais gaisa mitruma līmenis darba dienās palielinājās par 9 %, un brīvdienās — 21 %, ko var izskaidrot ar to, ka brīvdienās ventilācijas sistēma tiek izslēgta. Lai gan piesārņojums atsevišķos gadījumos pārsniedza Pasaules Veselības organizācijas vadlīnijas, kopumā tas atbilda gaisa kvalitātes standartiem vai pat bija zem piesārņojuma uztveršanas sliekšņa. Viens no parametriem, kas raksturo gaisa tīrību, ir CO2 koncentrācija, kas birojā bija salīdzinoši zema — 434 līdz 750 ppm, ārpus telpām tā ir 250 līdz 350 ppm. Energoefektīvās ēkās CO2 koncentrācija lielākoties svārstās ap 800 ppm.

Zaļā nākotne

Pētījumā tika pierādīta biofiltra spēja uzlabot gaisa mitrumu. Savukārt piesārņojuma attīrīšanas efektivitāte jāpēta vēl, jo, lai gan laboratorijas apstākļos var novērot būtisku gaisa attīrīšanas pakāpi, palielinātas ventilācijas apstākļos piesārņojums jau tiek savākts tik daudz, ka biofiltrācijai nekas nepaliek.

ELPO gaisa botāniskais biofiltrs apvieno dabas spēju veidot cilvēkiem patīkamu vidi un inženierijas spēku uzlabot to, kas ir dabas dots. Ir radīta tehnoloģija, kas padara apkārtējo vidi zaļāku, palielina gaisa mitrumu, kad ziemā tā trūkst, un attīra gaisu no kaitīgiem piesārņotājiem.

Raksts tapis sadarbībā ar ELPO