Nad bakterije z zmesjo gline in organskih snovi

Interdisciplinarna skupina oblikovalcev Pjorkkala se je posvetila iskanju rešitev za čiščenje vode na območjih z neustreznim ali pomanjkljivim javnim vodovodom, ki v ospredje postavljajo vlogo oblikovalca.

Skupina Pjorkkala, ki jo sestavljajo mladi oblikovalci Žan Girandon, Pia Groleger, Luka Pleskovič, Ema Kapelj in Zala Križ, se je na letošnjem Bienalu oblikovanja BIO27 Supervernakularno pod mentorstvom indijske arhitektke Shneel Malik, raziskovalke sonaravnega oblikovanja in socialne podjetnice, lotila izdelave prototipov za čiščenje onesnaženih naravnih voda v Sloveniji.

Shneel Malik je oblikovalka keramike in avtorica projekta keramičnih ploščic s prevleko iz alg Indus, ki je inovativen koncept za prečiščevanje vode, svoje izkušnje pa je v okviru Produkcijske platforme BIO27 delila z mladimi slovenskimi oblikovalci.

Do filtra za vodo s 3D-tiskanjem gline

Približno 20 odstotkov Slovencev nima dostopa do javnega vodovoda in tudi tisti, ki ga imajo, pogosto uporabljajo vodo iz drugih, naravnih virov. V Sloveniji velja splošno prepričanje, da je voda iz izvirskih virov in gorskih rek čista, ker pa je večina slovenskega ozemlja kraškega izvora, je težko predvideti tok podtalnice in njeno onesnaženje, ki je posledica kmetijskih praks, kot je pretirano gnojenje.

»Težavo smo se odločili formulirati na način, pri katerem bi kot oblikovalci lahko imeli največji vpliv. Osredotočili smo se na tehnološki obseg, doseg rešitve in kakovost vode,« pojasni Pia Groleger, Žan Girandon pa doda: »Za pilotno območje projekta smo izbrali lokacijo v Triglavskem narodnem parku, kjer so izvirske vode v nasprotju z javnim mnenjem precej onesnažene.«

Filter, ki so ga poimenovali po slovanski boginji dežja Dodoli, predstavlja cenovno dostopno rešitev s kombinacijo uporabe vernakularnih materialov in praks, naravnih in fizičnih pojavov ter sodobnih proizvodnih postopkov. Namestitev filtrirnih modulov iz vode filtrira onesnaževalce v velikosti bakterij, tako da v njej ostanejo samo zaželene snovi, kot so minerali. Dodola je izdelana iz zmesi gline in organskih snovi ter žgana tako, da je njena poroznost večja.

Giroidno strukturo, ki pospešuje filtracijo vode zaradi večje razpoložljive površine modula, so ustvarili s 3D-tiskanjem gline. Z upoštevanjem načel po vzoru Arhimedovega vijaka pa Dodola lahko pretaka vodo skozi filter tako, da se zanaša na vodni tok, v katerem je nameščena, kar pripomore k avtonomnemu delovanju na odročnih lokacijah, kjer ni elektrike.

Za izdelavo filtra so uporabili giroidno strukturo, kakršno najdemo pri zunanjem skeletu hroščev in krilih metuljev med letom. FOTO: Bor Cvetko

Z bakterijami nasičen les ne more več filtrirati vode

Problematika kontaminacije z bakterijami E.Coli v Triglavskem narodnem parku je oblikovalce vodila v raziskovanje možnih vernakularnih načel, ki bi jih v okviru lokacijskih omejitev lahko uporabili. Sledila je zožitev fokusa v mehansko filtracijo vode z dvema različnima tipoma materialov – to sta ksilemsko tkivo in porozna keramika.

Drevesna beljavina filtrira več kot 99 odstotkov bakterij E.Coli. Za oblikovanje vodnega filtra so najprej uporabili ksilemsko tkivo iz borovega in smrekovega lesa, saj tkivo ksilema omogoča pretok vode, večino vrst onesnažil, večjih od 70 nm, pa blokira. »Smrekovi filtri so bili za nas zelo priročni tudi zaradi razširjenosti te drevesne vrste v Sloveniji,« pojasni Žan Girandon.

Vendar imajo takšni filtri tudi svoje slabosti. Treba jih je redno menjati, saj z bakterijami nasičen les ne more več filtrirati vode. To zmožnost se izgubi tudi, kadar se ksilemsko tkivo izsuši, zaradi česar sta njihova izdelava in implementacija problematični. Nadomestili so jih s keramični filtri, ki so cenovno dostopni in trajnostni, poleg tega so bolj vsestransko uporabni kot filtri iz ksilema, saj z rednim čiščenjem filtracijske površine ohranjamo njihovo optimalno delovanje.

Struktura keramičnih filtrov ima majhne pore, ki odstranijo 99 odstotkov bakterij in usedlin, preprečujejo kalnost, hkrati pa iz vode ne odstranijo koristnih mineralov. »Keramični filter smo izdelali tako, da smo pomešali žagovino, glino v prahu in vodo v ustreznih razmerjih. Pripravljeno zmes smo vstavili v 3D-tiskalnik, s katerim smo ustvarili primerno obliko. Strukturo, ki tako nastane, nato pečemo pri 950 °C, ter ga osem ur namakamo v destilirani vodi,« pojasni Pia Groleger.

Po meri hroščev in metuljev

Postopek raziskovanja oblike izhaja iz eksperimentiranja z materialom in se je začel z generativnim oblikovanjem in tehnologijo 3D-tiskanja z glino. Pri izdelavi filtra je bilo zelo pomembno eksperimentiranje z obliko, ki je ključni del te tehnike filtriranja vode. Večja ko je površina filtra, boljši bo učinek filtriranja. Žan Girandon pravi: »Naš cilj je bil ustvariti oblike, ki bi zadržale vodo, izboljšale pretok in omogočile premikanje vode navzgor. Zaradi izkoriščanja hidravličnega tlaka pod gladino so podvodni deli oblikovani tako, da omogočajo hitrejšo absorpcijo vode prek celotne površine strukture.«

Pri kreaciji vodnega filtra so si pomagali z biološkimi formami iz narave in antičnim znanjem. Za izdelavo filtra so uporabili giroidno strukturo, kakršno najdemo pri zunanjem skeletu hroščev in krilih metuljev med letom. Struktura omogoča povečanje prepustnosti vode in večjo statično trdnost. »Takšna struktura nekajkrat poveča območje prepustnosti, rezultat tega pa je hitrejša filtracija vode,« pojasni Pia Groleger.

Del filtra predstavlja tudi Arhimedov vijak, ki pretaka vodo z nižjega na višje ležeči položaj. Tok vode poganja vrtenje filtra, zato je napravo mogoče namestiti tudi na najodročnejših območjih, kjer ni električne napeljave. Struktura je potopljena pod gladino, kjer porozni material filtrira vodo, ko ta potuje skozi keramično steno. Zaradi vodnega toka nastane vrtenje, ki vodi omogoča pretakanje v višji del modula, kjer sistem zapusti kot očiščena pitna voda.