Kwaśne wody kopalniane to ścieki, których skład chemiczny zależy od wietrzenia pospolitego siarczku żelaza, pirytu. Są one zagrożeniem dla środowiska ze względu na niski odczyn i wysokie stężenia metali, arsenu i siarczanów (VI). Naukowcy z Instytutu Chemii UJK uzyskali patent, który pozwoli na skuteczną redukcję stężeń siarczanów, metali i arsenu w tych wodach.
- Mamy problem z kwaśnymi wodami kopalniami, które należą do jednych z największych zagrożeń środowiska przyrodniczego. W Górach Świętokrzyskich są dwa miejsca ich powstawania - mówi prof. dr hab. Zdzisław Migaszewski z Instytutu Chemii UJK. Wraz z prof. dr hab. Agnieszką Gałuszką i dr hab. Sabiną Dołęgowską, prof. UJK uzyskali patent nr 246182 na wynalazek pt. „Sposób redukcji stężeń siarczanów, metali i arsenu w kwaśnych wodach kopalnianych". Jest to pierwszy patent tej grupy badawczej. W grudniu 2024 roku stosowny dokument Urzędu Patentowego RP dotarł do naszej Uczelni.
Na świecie i w Polsce jest wiele miejsc, gdzie występują kwaśne wody kopalniane. Pojawiają się one w miejscach nagromadzenia pirytu, np. w hałdach pogórniczych na Górnym Śląsku oraz w Sudetach, gdzie piryt towarzyszy siarczkom innych metali niż żelazo. – Głównym nieszczęściem jest piryt, który przyczynia się do powstania tych wód. Jest wszędobylski i ulega łatwemu wietrzeniu , którego produktami są siarczany(VI) i Fe3+. Oprócz tych jonów, kwaśne wody kopalniane mają często podwyższone zawartości metali i arsenu – opowiada prof. Zdzisław Migaszewski. Ich cechą szczególną jest niskie pH, nawet <2 oraz charakterystyczna pomarańczowo-czerwona barwa.
Kwaśne wody kopalniane to zagrożenie dla środowiska. W wielu krajach, np. Hiszpanii, Stanach Zjednoczonych, Republice Południowej Afryki i południowo wschodniej Azji trwają prace nad właściwą metodą neutralizacji takich wód. – Chodzi o ich oczyszczenie, aby nie zagrażały środowisku – mówi prof. Migaszewski.
Są dwie główne metody oczyszczania wód kopalnianych: chemiczna i biologiczna. Odpowiednią metodę wybiera się w zależności od objętości i składu chemicznego kwaśnych wód kopalnianych, warunków topograficznych i geologiczno-górniczych, stopnia zagrożenia środowiska, itd. Nie bez znaczenia jest też czynnik ekonomiczny. Firmom zależy aby metoda oczyszczania była jak najtańsza i przy tym efektywna.
Patent naukowców z Instytutu Chemii UJK opiera się na dwóch podstawowych odczynnikach, to wodorotlenek baru i dziesięcioprocentowy kwas octowy. Zastosowanie ich podwyższa pH i powoduje nie tylko wytrącenie związków metali i arsenu, ale też zmniejsza stężenie siarczanów(VI), które wytrącają się w postaci nierozpuszczalnego siarczanu baru – mówi prof. Zdzisław Migaszewski. Jest to metoda bardziej skuteczna niż pozostałe, ale i droższa. Cena wodorotlenku baru w Europie jest dość wysoka. Tańszy jest w Indiach i Chinach, ale wysokie cła sprawiają, że eksport nie jest opłacalny. Wodorotlenek baru podnosi także pH wód kopalnianych i sprawia, że są z nich usuwane te jony, które wytrącają się przy zastosowaniu mleczka wapiennego, wapna palonego lub wapienia, powszechnie stosowanej substancji do podnoszenia pH w kwaśnych wodach kopalnianych. Stosując wodorotlenek baru nie musimy dodatkowo doczyszczać tych wód – mówi prof. dr hab. Agnieszka Gałuszka.
Zdaniem prof. Zdzisława Migaszewskiego, zastosowanie „kieleckiej” metody jest przydatne w sytuacjach ekstremalnych, np. w czasie katastrofy ekologicznej, kiedy potrzebne jest szybkie i skuteczne uzdatnienie wód kopalnianych.
Beneficjentem patentu chemików z UJK mogą być kopalnie węgla kamiennego i brunatnego lub rud metali, jak również inne kopalnie, gdzie występuje piryt.
Dr Paul Lamothe i dr Jim Crock'a pobierający próbki do analiz chemicznych w Silvertone. Nasi naukowcy prowadzili tam badania we współpracy z naukowcami ze Służby Geologicznej Stanów Zjednoczonych.
Potok przepływający przez malownicze miasteczko Ouray. Woda w rzece jest zasilana przez kwaśne wody kopalniane wypływające z opuszczonych kopalni rud metali, stąd widoczny kolor wody, charakterystyczny dla kwaśnych wód kopalnianych.
Piotr Burda, AG
