JultikaUniversity of Oulu repository

The presence of arsenic in drinking water has been a major concern for years, due to its concentration being above the maximum allowable limit of 10 μg/l. Ingestion of arsenic-contaminated water causes different types of cancer, cardiovascular diseases, skin lesion and more. Many techniques have been developed and used to reduce arsenic levels to the maximum allowable limit. The conventional methods to do so are adsorption, membrane filtration, coagulation-flocculation, oxidation, and ion exchange. The most common adsorption material is activated carbon produced from hard coal, but there is a shift towards using agro-waste materials in order to produce a more environmentally-friendly adsorbent with high rejection levels. Such materials include cocoa pod husk, ice cream beans, and red mombin seeds, where cocoa pod husk AC was able to remove 80% of arsenate, and red mombin seeds AC removed arsenate almost completely. Nanofiltration membranes were reportedly effective for arsenic removal, reaching a removal percentage of 90%. In this work, a life cycle assessment analysis using SimaPro was conducted for arsenic removal using red mombin seeds activated carbon and spiral wound nanofiltration membranes, as they are able to reach high removal efficiencies. The methods were then compared based on their impacts on the different environmental and damage categories to determine which is the better option. The results showed that nanofiltration had the lowest environmental impacts over the different impact categories by a huge difference.

Juomaveden sisältämä arseeni on ollut merkittävä ongelma jo pitkään, sillä arseenipitoisuus ylittää usein sille asetun raja-arvon 10 μg/l. Arseenipitoisen juomaveden käyttö aiheuttaa muun muassa syöpä- ja verenkiertoelimistön sairauksia sekä iho-ongelmia. Juomaveden arseenipitoisuuden vähentämiseksi on kehitetty useita menetelmiä, joista tavallisimpia ovat adsorptio, kalvoerotus, koagulaatio ja flokkaus, hapetus ja ioninvaihto. Yleisin adsorptiomateriaali on aktiivihiili, joka on valmistettu kivihiilestä, mutta nykyisin maatalousjätteestä valmistetut adsorbentit ovat kiinnostuksen kohteena, sillä ne ovat ympäristöystävällisempiä ja niiden avulla voidaan saavuttaa korkea haitta-aineiden poistoprosentti. Tällaisia materiaaleja ovat muun muassa kaakaopavun kuoret ja punamombinin siemenet. Tutkimuksissa on saavutettu kaakaopavun kuorista valmistetun adsorbentin avulla 80 %:n poistuma arseenille ja punamombinin siemenet ovat poistaneet vedestä arseenin lähes kokonaan. Nanosuodatuksessa kalvot ovat tutkimusten mukaan poistaneet arseenista 90 %. Tässä tutkimuksessa suoritettiin SimaPro-ohjelmiston avulla elinkaariarviointi kahdelle vedenkäsittelymenetelmälle: adsorptiolle, jossa käytettiin punamombinin siemenistä valmistettua adsorbenttia, sekä nanosuodatukselle, jossa käytettiin spiraalikalvoja. Menetelmiä verrattiin niiden ympäristövaikutusten perusteella parhaan vaihtoehdon löytämiseksi. Tulosten perusteella nanosuodatuksen ympäristövaikutukset kaikissa vaikutusluokissa olivat merkittävästi alhaisemmat.