Συζητάμε με την Πατρίτσια Σταθάτου για το νερό, τη ρύπανσή του από βαρέα μέταλλα και το πως οι ζυμομύκητες, ένα υποπροϊόν της μπύρας μπορεί να αποτελέσει μια βιώσιμη λύση για καθαρό, πόσιμο νερό σε όλο τον κόσμο.
Ας σκεφτούμε το νερό. Και για το νερό. Ας σκεφτούμε ότι ο ανθρώπινος οργανισμός αποτελείται στο μεγαλύτερο μέρος του από νερό. Τα 2/3 του σώματός μας και το 75 % του εγκεφάλου μας είναι νερό. Ας σκεφτούμε ότι η πρόσβαση σε καθαρό και πόσιμο νερό για αρκετούς από εμάς μπορεί να θεωρείται αυτονόητη. Για περισσότερα από 884 εκατομμύρια ανθρώπους στον κόσμο όμως δεν είναι. Μια πραγματικότητα με δραματικές συνέπειες και περίπου 2 εκατομμύρια θανάτους κάθε χρόνο λόγω έλλειψης ή λόγω ασθενειών που οφείλονται σε μολυσμένο νερό.
Η ερευνήτρια Πατρίτσια Σταθάτου σκέφτεται για το νερό. Και μας βάζει στο Center for Bits and Atoms του ΜΙΤ για να μιλήσουμε για την τελευταία μελέτη που με αφετηρία την αειοφορία, αλλά και τις… ζυθοποιίες και τα υποπροϊόντα μπύρας οδηγεί σε καθαρό πόσιμο νερό απαλλαγμένο από μόλυβδο, για όλους μας.
Πατρίτσια, τι ήταν αυτό που πυροδότησε το ενδιαφέρον σου για το νερό και πώς έγιναν οι πρώτες σκέψεις για τη συγκεκριμένη έρευνα;
Ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Το κίνητρο για την έρευνα αυτή, για την ιδέα και την πρόταση που κατέθεσα για την υποτροφία Μποδοσάκη και με έφερε στην Αμερική, αλλάζοντας τη ζωή μου, ήταν οι μικρορύποι. Πρόκειται για χημικές ουσίες, οργανικές ή ανόργανες, όπως τα βαρέα μέταλλα, οι οποίες υπάρχουν αν όχι σε όλα, στα περισσότερα υδάτινα συστήματα στον κόσμο, σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, δηλαδή κάτω από μικρογραμμάρια στο λίτρο.
Είναι μια νέα οικογένεια ρύπων, που τα τελευταία χρόνια απασχολεί πολύ έντονα την επιστημονική κοινότητα και τους διεθνείς οργανισμούς που θέτουν τα όρια ασφαλείας για το νερό και για τα απόβλητα. Γιατί; Λόγω του μεγέθους τους μπορούν και εισέρχονται στους ιστούς, στις σκάλες της διατροφικής αλυσίδας, δημιουργώντας το φαινόμενο της βιοσυσσώρευσης. Τα βαρέα μέταλλα μας απασχολούν ιδιαίτερα γιατί δεν βιοδιασπώνται και είναι ιδιαίτερα τοξικά, για τον άνθρωπο και ειδικά για τα παιδιά. Διεθνείς μελέτες δείχνουν μεγάλη συσχέτιση των ουσιών αυτών -ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις- με προβλήματα υγείας, καρκίνο, βλάβη στο νευρικό σύστημα, καταστροφή των ιστών του εγκεφάλου.
Πώς λειτουργούν οι συμβατικές τεχνολογίες και πού αποτυγχάνουν; Και πώς αξιολογείται η επιπλέον χρήση των συστημάτων οικιακών φίλτρων βρύσης ως ένα επιπλέον βήμα καθημερινής προστασίας μας;
Μιλάμε για τις συμβατικές τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία νερού ή υγρών αποβλήτων. Τα βάζω αυτά τα δύο μαζί γιατί ο κύκλος ζωής και χρήσης του νερού είναι ένας κύκλος, μια αλυσίδα. Αυτές οι τεχνολογίες λοιπόν όταν καλούνται να καθαρίσουν νερό (ή υγρά απόβλητα) με πολύ χαμηλή συγκέντρωση βαρέων μετάλλων, είτε αδυνατούν να τους εξαλείψουν τελείως ή για να το πετύχουν αυτό αποτελεσματικά χρειάζεται να δαπανήσουν πολλούς πόρους, υψηλά επίπεδα ενέργειας. Κατανάλωση που έχει και οικονομικό και περιβαλλοντικό κόστος. Επίσης μπορεί να χρειαστεί να παράξουν τοξικά παραπροϊόντα, απόβλητα τα οποία και αυτά στη συνέχεια θα πρέπει να τα επεξεργαστούμε περαιτέρω προτού απορριφθούν. Οπότε αρχίσαμε να σκεφτόμαστε τις εναλλακτικές, μεθόδους που μπορούμε να δημιουργήσουμε, λύσεις πιο φιλικές προς το περιβάλλον, αειφόρες, που δεν συνεπάγονται μεγάλο περιβαλλοντικό και οικονομικό κόστος.
Τώρα τα φίλτρα για τα οποία με ρωτάς είναι ένα βήμα σε προσωπικό επίπεδο. Εξαρτάται βέβαια από το σύστημα που χρησιμοποιεί κανείς, αλλά κάνουν καλό. Το νερό της Αθήνας έχει πολύ καλή ποιότητα -γενικά η ποιότητα του νερού μας είναι από τις καλύτερες της Ευρώπης.
Το μεγάλο πρόβλημα είναι οι σωληνώσεις, και τα υλικά από τα οποία είναι φτιαγμένες. Ακόμη κι αν οι παλιές σωληνώσεις έχουν αντικατασταθεί μπορεί να υπάρχουν ορισμένα στοιχεία τους, όπως βαλβίδες ή άλλα εξαρτήματά τους από μόλυβδο. Οι χημικές αντιδράσεις που δημιουργούνται και τι εισέρχεται στη συνέχεια στο νερό είναι το πρόβλημα. Το ζήτημα είναι πολύπλοκο και σύνθετο.
Στο μυαλό αρκετών πολιτών το μη καθαρό νερό συνδεόταν μέχρι και σήμερα με τον αναπτυσσόμενο κόσμο, όμως δειγματοληψίες και αναλύσεις και στην Ελλάδα υποδεικνύουν τιμές που βρίσκονται πάνω από τα φυσιολογικά όρια.
Έτσι είναι, αλλά δεν είναι σωστή αυτή η αντίληψη. Γιατί οι παράγοντες επιβάρυνσης του νερού είναι πολλοί και διαφορετικοί. Και ανθρωπογενείς. Εμένα μου κίνησε το ενδιαφέρον το γεγονός ότι υπάρχουν σοβαρά περιστατικά ρύπανσης νερού από βαρέα μέταλλα και συγκεκριμένα μόλυβδο, όχι μόνο στον αναπτυσσόμενο κόσμο, όπου δεν διαθέτουν τις υποδομές και τους πόρους, αλλά και σε αναπτυγμένες χώρες.
Σε πολύ αναπτυγμένες κοινωνίες στο δυτικό κόσμο, στην Ευρώπη και στην Αμερική. Όπως για παράδειγμα η πολύ γνωστή κρίση ρύπανσης νερού στο Φλιντ στο Μίσιγκαν το 2014, ακόμη και πρόσφατα παραδείγματα σε κοινότητες του Λος Αντζελες, στη Νέα Υόρκη στο Νιου Τζέρσεϋ σε σχολεία, και σε κοινότητες στον Καναδά. Είναι κάτι που δημιουργείται από τις χημικές αντιδράσεις στις σωληνώσεις και έχει σοβαρότατες επιπτώσεις για την υγεία. Γι’ αυτό ακριβώς και βλέπουμε διεθνή προσπάθεια να μειωθούν κατά πολύ τα επιτρεπόμενα όρια συγκεντρώσεων βαρέων μετάλλων στο πόσιμο νερό. Μάλιστα η Αμερικανική Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος (US EPA) δήλωσε το 2020 ότι δεν υπάρχει αποδεκτό κατώτατο όριο για τον μόλυβδο στο νερό. Θεωρεί δηλαδή ότι δεν πρέπει να εντοπίζεται καθόλου μόλυβδος στο νερό, ότι κανένα όριο δεν είναι ασφαλές. Αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα.
Πάμε λοιπόν με μία μπύρα μέσα στο εργαστήριο για να μας εξηγήσεις πώς η μαγιά μπύρας μπορεί να αποδειχθεί στο υπερ- όπλο του νερού για την αντιμετώπιση των τοξικών μικρορύπων;
Πολύ μου αρέσει αυτή η πρόταση σου. Όπως σου έλεγα αρχίσαμε να σκεφτόμαστε και να εξετάζουμε εναλλακτικές, βιολογικές και αειφόρες μεθόδους, για να δώσουμε μια λύση στο πρόβλημα, μεθόδους που δεν συνεπάγονται μεγάλο οικονομικό και περιβαλλοντικό κόστος και έτσι στραφήκαμε και καταλήξαμε στους ζυμομύκητες. Είναι μικροργανισμοί με την ικανότητα να δεσμεύουν ιόντα μετάλλων όταν έρχονται σε επαφή με αυτά. Πρόκειται για το φαινόμενο της βιορρόφησης. Δεν είναι κάτι καινούριο, έχει μελετηθεί από τους επιστήμονες τις τελευταίες δεκαετίες.
Αυτό που είναι καινούριο, αυτό που δεν είχε μελετηθεί και στο οποίο επικεντρωθήκαμε εμείς είναι το πώς αυτοί οι ζυμομύκητες αντιδρούν όταν έρχονται σε επαφή με πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων, όπως αυτές τις οποίες μελετάμε εμείς, δηλαδή συγκεντρώσεις μικρογραμμαρίου ανά λίτρο. Θέλαμε να δούμε αν οι ζυμομύκητες ανταποκρίνονται με τον ίδιο τρόπο όπως στις υψηλές συγκεντρώσεις, πόσο αποδοτικοί είναι και με ποιους μηχανισμούς το επιτυγχάνουν αυτό. Αυτή είναι η ιδέα πίσω από την έρευνά μας, και καταναλώθηκαν πολλές-πολλές μπύρες μέχρι να φτάσουμε ως εδώ.
Μέχρι τώρα και σε ποιο βαθμό είστε ικανοποιημένοι για την αποτελεσματικότητα της μεθόδου σας σε σχέση με τη βιωσιμότητα, την περιβαλλοντική ασφάλεια και την οικονομική εφαρμογή της; Σας έχουν προσεγγίσει εταιρίες, φιλάνθρωποι δισεκατομμυριούχοι για να επενδύσουν στην υλοποίηση της έρευνάς σας στην πραγματική οικονομία; Μπορεί άνθρωποι και ανθρωπότητα να είμαστε αισιόδοξοι;
Στοχεύσαμε συγκεκριμένα σε αυτούς τους μικροοργανισμούς γιατί χρησιμοποιούνται κατά κόρον σε πολλές βιομηχανίες, ειδικά για την παραγωγή μπύρας, είναι ένα πολύ συχνό απόβλητο για το οποίοι οι ζυθοποιίες αναζητούν τρόπους απόρριψής του, όταν πια δεν τους είναι χρήσιμοι. Στοχεύσαμε στη χρήση βιολογικού υλικού, ενός υποπροϊόντος χαμηλού κόστους, ή μηδενικού ή ακόμη και αρνητικού κόστους με την έννοια ότι βιομηχανίες θα πλήρωναν για να το απορρίψουν. Εμείς για τα πειράματά μας προμηθευόμαστε τους μικροοργανισμούς από την ATCC (American Type Culture Collection), που μπορείς να πεις ότι είναι η Αμερικανική Τράπεζα Μικροοργανισμών. Μετά τη γνωστοποίηση της μελέτης μας, τη δημοσίευση στο MIT news, την παρουσίασή της στο Forbes και άλλα διεθνή ΜΜΕ, έχουν αρχίσει να μας προσεγγίζουν εταιρίες και ζυθοποιίες. Έχουμε κρούσεις και προτάσεις και τις εξετάζουμε για να δούμε πώς θα προχωρήσουμε.
Πρέπει να σημειώσουμε εδώ ότι το νερό με το οποίο εργαζόμαστε εμείς, είναι νερό καθαρό το οποίο στο εργαστήριο το έχουμε ρυπάνει με μόλυβδο σε συγκεκριμένες ποσότητες. Όταν η τεχνολογία αυτή εφαρμοστεί στην πράξη και πάμε σε σημείο με ρυπασμένο νερό κατανοούμε ότι σε αυτό εκτός από μόλυβδο θα υπάρχουν και άλλα βαρέα μέταλλα και άλλοι ρύποι παρόντες. Θα είναι δηλαδή πιο σύνθετο το πρόβλημα. Να σου πω λοιπόν ότι πλέον έχουμε διευρύνει τα πειράματά μας προσθέτοντας και άλλους ρύπους στο νερό εκτός από μόλυβδο για να δούμε πώς αντιδρούν οι ζυμομύκητες και αν απορροφούν το ίδιο. Ακόμη υπάρχουν απαντήσεις που αναζητάμε, στάδια που πρέπει να περάσουμε, όμως μπορώ να πω ότι η μέθοδός μας είναι πολλά υποσχόμενη.
Μέχρι να καλυφθούν τα απαραίτητα επόμενα στάδια θα μπορούσες να δώσεις ένα παράδειγμα καθαρισμού του νερού πόλης για να κατανοήσουμε τα μεγέθη και τι υπόσχεται η μέθοδός σας;
Ας χρησιμοποιήσουμε το παράδειγμα της Βοστώνης, που μπορεί να θεωρηθεί ισοδύναμο της Αθήνας, καθώς η μητροπολιτική περιοχή της έχει περίπου 5 εκατ. κατοίκους. Μια πόλη τέτοιου μεγέθους λοιπόν καταναλώνει 800 εκατομμύρια λίτρα νερό την ημέρα για τις ανάγκες της. Θα χρειάζονταν λοιπόν περίπου 20 τόνοι ζυμομύκητες την ημέρα ή 7 χιλιάδες τόνοι ζυμομύκητες το χρόνο για να καθαριστεί το νερό σε περίπτωση ρύπανσης από μόλυβδο. Για να κατανοήσουμε τι σημαίνει αυτό, σκεφτείτε ότι μια τυπική ζυθοποιία της Βοστώνης παράγει ετησίως περίπου 20 χιλιάδες τόνους περίσσεια μαγιάς, ζυμομύκητες που δεν τους είναι άλλο χρήσιμοι για τη ζύμωση, αφού είναι ένα απόβλητο που χρειάζεται να απορριφθεί. Κατά συνέπεια θα μπορούσε να δημιουργηθεί και ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας.
Αν υποθέσουμε η μέθοδός σας γίνεται εφαρμόσιμη άμεσα σε πραγματική κλίμακα, σε ποιο υδάτινο σύστημα του πλανήτη θα ήθελες να βρεθείς για να ξεκινήσει η απορρύπανση;
Δεν έχω κάποιο συγκεκριμένο σύστημα στον κόσμο με υψηλή συγκέντρωση μετάλλων ή μόλυβδου, ούτε θέλω να μιλήσω με κλισέ για την Αφρική ή την Ινδία.
Θα ήθελα όμως να λύσω ένα πρόβλημα. Αν για παράδειγμα συνέβαινε κάτι ξαφνικά σε μία δυτική πόλη ή κοινότητα όπως στο Φλιντ στο Μίσιγκαν, το οποίο ζούσε για καιρό με το πρόβλημα, χωρίς να το έχει αντιληφθεί. Πάντως το υδατικό σύστημα με το οποίο με δένουν πολλά και θα ήθελα να συμβάλω στη διαχείρισή του -ή στην επίλυση προβλημάτων γενικότερα- είναι αυτό των νησιών του Αιγαίου, που τους καλοκαιρινούς μήνες υποφέρουν για να ικανοποιήσουν τη ζήτηση.
Ας συνδέσουμε τώρα το εργαστήριο και τη ζωή σου στην Αμερική με μια άλλη κοινωνική διάσταση. Κατά τη διάρκεια των σπουδών σου, στα πρώτα ερευνητικά βήματα και τώρα βίωσες στερεότυπα και γυάλινο ταβάνι στο «νερό»;
Όχι καθόλου. Και νομίζω ότι πλέον δεν υπάρχουν τέτοια στερεότυπα. Ειδικά στο χώρο που είμαι εγώ, δεν υπάρχει καθόλου το στερεότυπο ‘άνδρας- γυναίκα’. Τώρα που το σκέφτομαι ίσως 20 χρόνια πριν στο σχολείο να ήταν η τελευταία φορά που θυμάμαι κάπως τέτοιες διαφοροποιήσεις, όχι ως στερεότυπο, αλλά με την έννοια ότι ίσως περισσότερα αγόρια επέλεγαν θετικές επιστήμες ή πχ τεχνολογικά μαθήματα επιλογής σε σχέση με κορίτσια. Πάντως να σου πω ότι σε αντίθεση με ότι μου έλεγαν για τα ποσοστά, στη χρονιά μου στο Πολυτεχνείο ήμασταν 50/50 -αγόρια κορίτσια.
Δεν έχω αισθανθεί στερεοτυπική συμπεριφορά καθόλου. Και προτού έρθω στην Αμερική, όταν ξεκίνησα να δουλεύω στο Πολυτεχνείο στην ερευνητική μας ομάδα ήμασταν μάλιστα περισσότερες γυναίκες- μπορεί οι επικεφαλής να πίστευαν ότι οι γυναίκες είναι περισσότερο οργανωτικές, προσηλωμένες στο στόχο και προτιμούσαν να προσλαμβάνουν γυναίκες- το αντίθετο στερεότυπο δηλαδή.
Μπορώ να μιλήσω βέβαια μόνο για τη δική μου εμπειρία στην Ελλάδα, για το συγκεκριμένο εργαστήριο στο Πολυτεχνείο όπου και εργαζόμουν. Τώρα για την Αμερική πιστεύω ότι υπάρχει πολύ έντονα το «woke culture», το βιώνουμε έντονα τα τελευταία χρόνια. Μεγάλος σεβασμός για τις γυναίκες, κύμα για την ανάδειξη γυναικών στον ακαδημαϊκό και επιστημονικό χώρο. Είναι επίσης κοινό μυστικό ότι αν αναζητήσουν την ίδια θέση εργασίας στον ακαδημαϊκό χώρο ένας άνδρας και μία γυναίκα με τα ίδια ακριβώς προσόντα θα προτιμηθεί η γυναίκα.
Νιώθω ότι είμαστε σε εποχή που ειδικά στην επιστημονικό χώρο οι γυναίκες είναι έστω και ένα βήμα μπροστά. Επιπρόσθετα, βλέπω ότι το όλο σύστημα οδεύει να δημιουργήσει όλες τις δομές υποστήριξης της οικογένειας ώστε οι γυναίκες να έχουν τις ευκαιρίες που θέλουν. Και το βλέπουμε γιατί ολοένα και περισσότερες γυναίκες βρίσκονται σε υψηλές θέσεις, επικεφαλής εργαστηρίων και οργανισμών. Σίγουρα υπήρχε το στερεότυπο για χρόνια αλλά τώρα είμαστε στο σημείο που βιώνουμε την αλλαγή.
Εκτός από καθαρό πώς οραματίζεσαι το νερό τα χρόνια που έρχονται και με την κλιματική κρίση παρούσα; Μπορούν οι υδάτινοι πόροι να αναδειχθούν στο ενεργειακό αντίβαρο του μέλλοντος, ή μήπως το νερό βρεθεί στο επίκεντρο συγκρούσεων ή μήπως θα εκλείπει και θα το φέρνουμε από τον Άρη;
Η ενέργεια του νερού, των κυμάτων είναι πολλά υποσχόμενη. Δεν ξέρω αν πιστεύω αυτά τα καταστροφολογικά σενάρια για πολέμους για το νερό. Το καλό με το νερό είναι ότι δεν είναι πεπερασμένος πόρος. Είναι ανανεώσιμος, ότι και να συμβεί σε επίπεδο πλανήτη και σε επίπεδο ισοζυγίου μάζας θα μένει σταθερό. Σχετικά με την κλιματική αλλαγή, την ξηρασία και την έλλειψη νερού σε συγκεκριμένες περιοχές, είμαι αισιόδοξη, πιστεύω ότι η ανθρωπότητα θα βρει λύσεις για να προσαρμοστούμε. Η έρευνα προχωρά, η τεχνολογία προχωρά. Δεν ξέρω αν θα φέρουμε νερό από τον Άρη- πιστεύω κάτι θα καταφέρουμε με το νερό της Γης.
Μπορούμε να μάθουμε και από πόλεις όπως η Σιγκαπούρη, που είναι ένα παράδειγμα έξυπνης πόλης, η οποία είχε στο παρελθόν πολύ μεγάλο πρόβλημα υδροδότησης. Η ζήτηση ξεπερνούσε κατά πολύ τους διαθέσιμους πόρους, όμως το έλυσε. Σήμερα το 40% της υδροδότησης στη Σιγκαπούρη προέρχεται από ανακύκλωση νερού, αποκαλείται NEWater – Νέο Νερό, γιατί επαναχρησιμοποιείται νερό από υγρά απόβλητα το οποίο και καθαρίζεται επαρκώς, ώστε να ξαναγίνει πόσιμο. Είναι ένα πολύ καλό παράδειγμα που δείχνει ότι τα υγρά απόβλητα είναι ένας πόρος που δεν έχει αξιοποιηθεί επαρκώς και έχει μεγάλη δυναμική να συμβάλει στη λύση προβλημάτων υδροδότησης για διάφορες χρήσεις.
Who is who
Η Πατρίτσια Σταθάτου αποφοίτησε από τη Σχολή Πολιτικών Μηχανικών του ΕΜΠ το 2011 και ξεκίνησε να εργάζεται ως ερευνήτρια στη Μονάδα Διαχείρισης Ενεργειακών και Περιβαλλοντικών Συστημάτων (ΜΔΕΠΣ) της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ. Παράλληλα, συνέχισε τις σπουδές της στη Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, εκπονώντας τη διδακτορική της διατριβή στον τομέα ανάλυσης, σχεδιασμού και ανάπτυξης εργαλείων και μεθόδων για υδατικά συστήματα. Το 2018 κέρδισε το βραβείο ΟΙΚΟΠΟΛΙΣ Νέου Επιστήμονα για τη συμβολή της διδακτορικής της έρευνας στον τομέα της διαχείρισης των υδατικών πόρων, ενώ την ίδια χρονιά έλαβε τη μεταδιδακτορική υποτροφία “Σταμάτη Γ. Μαντζαβίνου” από το Ίδρυμα Μποδοσάκη για τη διεξαγωγή έρευνας στο ΜΙΤ σχετικά με την απομάκρυνση τοξικών μικρορύπων από το νερό με τη χρήση μικροοργανισμών και βιοεκτύπωσης.
