Керамические мембраны: лучше для людей, планеты и прибыли

Точка зрения: Запрет PVDF ускорит внедрение керамических мембран

Джулиус Глокнер, директор по развитию CERAFILTEC, объясняет, почему введение запрета на использование PVDF-мембран поможет рынку мембран перейти к более экологичному производству, не содержащему PFAS (пер- и полифторалкильные вещества) в будущем.

Европа приближается к регулированию PDVF

По мере того, как Европа приближается к регулированию производства мембран PVDF - ключевых компонентов токсичных PFAS, "химикатов навсегда", - водная промышленность оказывается на критическом перепутье. Европейское агентство по химическим веществам (ECHA) активно оценивает запрет на полностью фторированные вещества и, как ожидается, объявит подробности относительно ограничения PVDF в 2025 году. В случае реализации это решение может стать давно назревшим катализатором, необходимым для ускорения внедрения керамических мембран, что приведет отрасль к более устойчивому будущему.

В статье Global Water Intelligence (GWI) от 29 октября 2024 года под названием «Планируемый в Европе запрет на ПФАС угрожает глобальным рынкам мембран» говорится о том, что такой запрет может негативно сказаться на рынке мембран. Однако в статье также подчёркивается, что у отрасли есть возможность перейти на более экологичные альтернативы, такие как керамические мембраны, которые считаются более безопасными и экологичными по сравнению с мембранами на основе PVDF.

Риски для здоровья, связанные с PFAS

Необходимость этого перехода становится ещё более очевидной, если учесть влияние на здоровье человека, связанное с загрязнением ПФАС, о котором часто сообщается в исследованиях по всему миру. Мы обязаны действовать — не только ради себя, но и ради наших детей и будущих поколений. Этот переход необходим уже сейчас, поскольку биоаккумуляция в наших организмах продолжается, и каждый день промедления означает дальнейшее накопление этих вредных химических веществ в наших экосистемах.

Недавние выводы Федерального агентства по охране окружающей среды Германии - Umweltbundesamt - показали, что уровни PFAS были тревожно высокими в крови детей и подростков. Примерно в четверти протестированных образцов концентрации были настолько повышены, что "последствия для здоровья уже нельзя было исключить с достаточной уверенностью". Это всего лишь одно из сотен исследований, в которых излагаются риски для здоровья, связанные с PFAS, и подчеркиваются вполне реальные человеческие издержки, связанные с этими химическими веществами.

Промышленность медленно внедряет керамические мембраны

PVDF-мембраны увеличивают нагрузку PFAS на окружающую среду из-за их углерод-фтористых связей, что делает их особенно опасными для здоровья человека. Кроме того, они способствуют загрязнению пластиком, что негативно сказывается на окружающей среде и, в конечном итоге, на здоровье человека.

Керамические мембраны предлагают гораздо более эффективное решение: непревзойденную долговечность, экологичность и производительность. Однако их массовое внедрение происходит довольно медленно. Почему? Нежелание отрасли идти на риск и неправильные стимулы привели к тому, что традиционные полимерные мембраны по-прежнему широко используются. Но приверженность привычному лишает нас революционных преимуществ, которые может обеспечить только повсеместное внедрение.

Так почему же мы медлим? Что мешает отрасли внедрить технологию, которая обещает лучшие результаты в очистке воды, защите окружающей среды и благополучии будущих поколений?

Дело против PVDF: что поставлено на карту?

PVDF-мембраны тесно связаны с PFAS - так называемыми "химическими веществами навсегда", которые являются всепроникающими, стойкими и токсичными. По оценкам, для разложения ПФА требуется более 1000 лет, они остаются в окружающей среде на протяжении столетий, постепенно накапливаясь в экосистемах, в пищевой цепи. Это представляет серьезную угрозу нашему благополучию.

Воздействие ПФАС связано с целым рядом проблем со здоровьем, включая рак, подавление иммунной системы и задержку развития у детей. В 2023 году Европейское химическое агентство (ECHA) опубликовало доклад, в котором подчёркивается серьёзное воздействие на здоровье и необходимость принятия срочных мер. Представьте, что эти токсичные вещества накапливаются в наших телах и, в конечном счёте, в телах наших детей и внуков. Полный спектр долгосрочных последствий всё ещё неизвестен, но симптомов, которые мы уже наблюдаем, таких как нарушение работы иммунной системы и гормональные сбои, достаточно, чтобы потребовать немедленных изменений.

«Ежегодное использование полимерных мембран приводит к образованию пластиковых отходов, эквивалентных 3,2 миллиардам бутылок для воды».

Наша проблема с пластиковыми отходами не менее серьёзная. Ежегодно из-за использования полимерных мембран образуется столько пластиковых отходов, что их хватило бы на 3,2 миллиарда бутылок для воды, которых хватило бы, чтобы долететь до Луны и обратно. Только в 2022 году мировое производство пластика превысило 390 миллионов тонн в год, и отходы полимерных мембран вносят значительный вклад в этот показатель.

Эти пластиковые отходы не просто исчезают — они распространяются по экосистемам и в конечном итоге попадают обратно к нам. По данным Фонда Эллен Макартур, исследования показывают, что к 2050 году в океанах может быть больше пластика, чем рыбы, по массе. Последствия для здоровья и окружающей среды ужасают, и с каждым годом, когда мы откладываем перемены, проблема усугубляется.

Керамические мембраны: лучше для людей, планеты и прибыли

Превосходство керамических мембран очевидно. Они в корне лучше для людей, планеты и прибыли. Керамические мембраны уже демонстрируют свои явные преимущества:

• Общая стоимость владения: керамические мембраны обеспечивают более низкую общую стоимость владения для конечных пользователей. Их долговечность и увеличенный срок службы приводят к снижению затрат на техническое обслуживание и уменьшению количества замен.
• Надежность: по мере ухудшения качества исходной воды керамические мембраны обеспечивают более надежную работу, выдерживая испытания, которые становятся все более распространенными в современных условиях.
• Экологичность: благодаря гораздо более длительному сроку службы и возможности повторного использования и переработки керамические мембраны не способствуют распространению пластика. Это экологичное решение, разработанное с учётом потребностей окружающей среды.

Проблема: несогласованные стимулы и инертность отрасли

Итак, что же нас сдерживает? Водная отрасль, которая, как известно, медленно адаптируется к изменениям, страдает от сложной системы несогласованных стимулов, инерции и разрозненной механики внедрения:

• Привратники с искажёнными стимулами: консультанты, которые часто являются привратниками, препятствующими внедрению технологий, заинтересованы в том, чтобы придерживаться того, что они знают. Они сосредоточены на том, чтобы избегать рисков, а не внедрять новые, потенциально более совершенные технологии. Они не получают вознаграждения за выбор инноваций; они могут потерять только в том случае, если что-то пойдёт не так. Зачем рисковать, если это не принесёт вознаграждения?
• Отсутствие стандартизации: не существует стандартизированного процесса сертификации, действующего на территории разных стран и в разных сферах применения. Сертификат на керамические мембраны, выданный в одном регионе, не гарантирует, что его примут в другом. Это так же неприятно, как доказывать, что идеально функционирующий автомобиль одинаково хорошо работает на всех дорогах, только для того, чтобы снова и снова это доказывать.
• Пробелы в информации: существует ограниченное количество платформ для обмена информацией, что затрудняет обмен знаниями и опытом в области новых технологий.
• Консервативная отраслевая культура: естественно, участники отрасли консервативны и привыкли к знакомым практикам. Краткосрочная экономическая выгода часто преобладает, что приводит к упущенным возможностям стимулировать долгосрочные инновации.

Пол О’Каллаган, основатель и генеральный директор BlueTech Research, в своей докторской диссертации «Динамика инноваций в сфере водоснабжения», написанной в 2020 году, рассуждает о том, как трудно новым технологиям в сфере водоснабжения завоевать популярность, особенно когда те, от кого зависит принятие решений, сосредоточены на минимизации рисков. Проблема не в том, что у консультантов или лиц, принимающих решения, дурные намерения; они просто действуют в рамках системы, которая не поощряет отклонение от статус-кво.

Роль регулирования: жизненно важный механизм изменений

В такой несогласованной системе регулирования важнейшую роль в организации изменений должны играть нормативные акты. Особенно в сфере очистки воды — пожалуй, одной из самых жизненно важных отраслей для человечества — нам нужны механизмы регулирования, которые стимулируют инновации, а не сдерживают их. Предстоящий запрет на использование PVDF может стать катализатором, необходимым нам для преодоления этих препятствий.

История показывает, что нормативные акты могут способствовать важным преобразованиям. Возьмём, к примеру, светодиодную лампочку — изначально она была дороже, чем лампа накаливания, но при этом гораздо эффективнее и долговечнее. Закон об энергетической политике США (2005 г.) и скидки Energy Star способствовали её раннему внедрению, а директива ЕС по экологическому проектированию (2009 г.) привела к отказу от неэффективных ламп, сделав светодиоды предпочтительным выбором. К 2012 году светодиоды стали широко использоваться, позволяя экономить до 80% энергии и сокращая расходы на освещение на 90% в течение всего срока службы. Нормативно-правовое регулирование сыграло решающую роль в ускорении этого перехода, позволив гораздо быстрее ощутить экологические и экономические преимущества.

«Керамические мембраны уже успешно применяются на многих объектах по очистке питьевой воды и сточных вод».

Другой пример — переход от аналогового вещания к цифровому, начавшийся в 2006 году и завершившийся к 2012 году. Нормативно-правовые акты ускорили этот переход, потребовав от вещательных компаний перейти на цифровое вещание, что позволило получать более чёткое изображение, улучшить звук и увеличить количество каналов, что значительно улучшило качество просмотра. Освободив спектр для беспроводного широкополосного доступа, нормативно-правовые акты позволили максимально эффективно использовать ресурсы и получать контент высокой чёткости и мультиплексированный контент, обеспечив более широкий доступ и улучшив качество быстрее, чем при естественном внедрении.

Подобно светодиодному освещению и цифровому вещанию, керамические мембраны представляют собой превосходную технологию, которая сталкивается с трудностями при широком внедрении из-за динамики отрасли и инертности рынка. В качестве жизнеспособной альтернативы PVDF и другим полимерным мембранам керамические мембраны уже успешно применяются на многих объектах питьевой воды и водоотведения. Подобно переходам на светодиодное и цифровое вещание, внедрение керамических мембран дает значительные преимущества, которые могут ускорить нормативные акты. При стратегической нормативной поддержке этот сдвиг мог бы произойти быстрее и эффективнее, что позволило бы отрасли быстрее реализовать существенные экономические и экологические выгоды с более широким воздействием.

Ускоренный переход: привлечение заинтересованных сторон к быстрому переходу

Как бы выглядел такой переход? Несмотря на необходимость ускорения, он не может произойти в одночасье. Резкие изменения могут привести к некачественной реализации и плохим отзывам. Наращивание мощностей не является узким местом; реальная проблема заключается в том, чтобы эффективно привлечь ключевых заинтересованных лиц — консультантов, интеграторов, разработчиков и конечных пользователей — и при этом избежать неопытных компаний, которые могут оставить плохие отзывы.

Керамические мембраны могут заменить полимерные мембраны во всех сферах применения — нет такой сферы, в которой полимерные мембраны не могли бы заменить керамические. Прямая замена и модернизация существующих систем с полимерными мембранами не только возможны, но и уже реализованы в десятках случаев, что способствует более плавному переходу на усовершенствованные решения. Ускоренный, но плавный переход в течение следующих 5–10 лет позволит заинтересованным сторонам получить практический опыт, что обеспечит успешное внедрение технологии керамических мембран.

Опытные поставщики керамических мембран могут разрабатывать стандарты в сотрудничестве с ведущими участниками отрасли, обеспечивая успешную интеграцию керамических технологий. По мере появления новых конкурентов отрасль будет развиваться, и лучшие поставщики будут подниматься на вершину, обеспечивая преимущества для всех участников.

Волновой эффект инноваций

Технологические прорывы необходимы для того, чтобы в конечном итоге в полной мере раскрыть преимущества решений нового поколения. Вспомните переход от пишущей машинки к персональному компьютеру. Пишущие машинки справлялись со своей задачей, но были в значительной степени ограничены. Персональные компьютеры изначально предлагали лишь незначительные преимущества, но для дальнейшего развития инноваций требовалась критическая масса и повсеместное внедрение, что вывело развитие ПК за пределы первоначальных ожиданий. Повсеместное внедрение персональных компьютеров не просто заменило пишущие машинки; оно изменило представление о производительности и повлияло на то, как мы общаемся, работаем и живём. К 1981 году компания IBM представила первый массовый персональный компьютер, а к концу 1990-х персональные компьютеры стали неотъемлемой частью домашнего быта. Сегодня невозможно представить мир без них.

"Керамические технологии изменят водную индустрию".

Представьте, что можно сделать с помощью керамических мембран, когда они станут широко распространены. Благодаря зрелой конкуренции, значительным бюджетам на исследования и разработки и дальнейшим технологическим инновациям керамические технологии изменят водную индустрию. Преимущества, которые мы получим от керамических мембран, не имеют аналогов по сравнению с сегодняшним положением дел с полимерными мембранами. В наших интересах ускорить этот переход.

Вода — один из важнейших ресурсов для нашего будущего, и у каждой заинтересованной стороны — от регулирующих органов и инвесторов до конечных пользователей, консультантов, интеграторов и поставщиков технологий — есть уникальная возможность добиться значимых изменений. Принимая смелые решения, переосмысливая то, как мы стимулируем инновации, и предпринимая значимые действия, мы можем ускорить прогресс, который не только необходим, но и чрезвычайно важен: для людей, планеты и прибыли. Мы должны совершить преобразующий сдвиг, за который нас будут благодарить будущие поколения. Сейчас самое время.