Alfa-pineenin määritys biosuodatinkoelaitteistossa: menetelmäkehitys

Abstract

Kuivakäymälöistä aiheutuu hajuhaittoja, sillä käymäläjätettä ei johdeta viemäriverkostoon, vaan sitä varastoidaan väliaikaisesti käymälän yhteyteen. Käymäläjätteen epämiellyttävä haju aiheutuu monista eri yhdisteistä, joista suurimpana yksittäisenä komponenttina on ammoniakki.

Tämä opinnäytetyö tehtiin Tampereen teknillisellä yliopistolla Bio- ja ympäristötekniikan laboratoriossa Dry Closet –tutkimusryhmässä, jossa tutkittiin hajuhaittojen vähentämistä ilmasta biosuodatuksella. Tutkimuksessa seurattiin erityisesti biosuodattimen ammoniakin poistotehokkuutta. Koska käymäläjätteestä haihtuu paljon muitakin hajuhaittoja aiheuttavia yhdisteitä, haluttiin selvittää ja kehittää menetelmä muiden haihtuvien orgaanisten yhdisteiden määrittämiseksi biosuodatinlaitteistosta.

Tutkittavaksi yhdisteeksi valittiin alfa-pineeni, koska sen biosuodatuksesta on julkaistu useita tutkimusartikkeleita. Alfa-pineeni on terpeeni, jota esiintyy muun muassa vihanneksissa ja täten myös käymäläjätteessä.

Menetelmän kehitys aloitettiin esikäsittelymenetelmän valinnalla. Varteenotettavina vaihtoehtoina pidettiin sorbenttiputkia sekä kiinteäfaasimikrouuttokuituja (SPME, Solid Phase Microextraction). Esikokeet osoittivat kuitujen soveltuvan paremmin koelaitteistolle. Analyysilaitteena käytettiin liekki-ionisaatiodetektorilla varustettua kapillaarikaasukromatografia.

Opinnäytetyössä kehitettiin alustava menetelmä alfa-pineenin määrittämiseksi kaasukromatografilla ja Carboxen/polydimetyylisiloksaani SPME-kuiduilla biosuodatinkoelaitteistosta mutta menetelmä kaipaa vielä lisäkehitystä ollakseen validoimiskelpoinen.

Bad odors can be a problem in the vicinity of dry toilets since the human waste is stored temporarily in the toilets. The unpleasant odor of human waste is a combination of many different volatile organic compounds with ammonia being the major component.

This bachelor’s thesis was made in Tampere University of technology in the Environmental Engineering and Biotechnology laboratory as a part of Dry Closet project. One of the project’s aims was to research the removal of bad odors, especially ammonia, from air with a biofilter application. Since there are many other volatile organic compounds causing the unpleasant odors than ammonia, there was a need for a new method to develop.

Alpha-pinene was chosen as an analyte because there were many articles published of its’ biolfiltration. Alpha-pinene is a terpene which occurs naturally in vegetables for example and therefore in human excrement.

The method development was started by choosing a sample preparation technique. The choice was made between active charcoal adsorbent tubes and solid phase microextrac-tion fibers. Preliminary tests showed that the SPME fibers were more suitable for the biofilter equipment. A capillary gas chromatograph combined with a flame ionization detector was used for the analysis.

A preliminary method for quantification of alpha-pinene in a biofilter application using Carboxen/polydimethylsiloxane SPME fibers was developed but the method still needs further development and validation.