Woda deszczowa może dłużej pozostawać w miastach. Na Uniwersytecie Jagiellońskim opracowano nowe rozwiązania dla błękitno-zielonej infrastruktury. Estetyczne, trwałe i przede wszystkim przyjazne środowisku, bo oparte na materiałach pochodzących z recyklingu.
Miasta coraz częściej mierzą się z dwiema skrajnościami klimatycznymi: gwałtownymi opadami i długimi okresami bez deszczu. Podczas opadów woda zbyt szybko odpływa z miast do kanalizacji burzowej, co w okresach suszy potęguje problem przegrzewania się przestrzeni publicznych i wysychania zieleni. Odpowiedzią na to są opracowane przez interdyscyplinarny zespół badaczy z UJ dwa rozwiązania, które pozwalają zatrzymać w podłożu deszczówkę przez długi okres.
Utrzymać wodę jak najdłużej
Opracowane technologie to zintegrowane kompozycje podłoże-roślina przeznaczone do zastosowania w małej błękitno-zielonej infrastrukturze miejskiej. W obu opracowanych rozwiązaniach celem nadrzędnym jest zatrzymanie, spowolnienie tempa odpływu wody deszczowej przy zastosowaniu metod sprzyjających środowisku naturalnemu i w zgodzie z zasadami zrównoważonego rozwoju.
– Zbadaliśmy możliwości użycia odpadów budowlanych jako podłoże, które w optymalny sposób akumuluje wody opadowe i jednocześnie pozwala łatwo utrzymać wybrane rośliny. Najlepsze wyniki daje zastosowanie rozdrobnionego gruzu ceglanego lub marglowego, wymieszanego z kompostem. Na takim podłożu nasadzamy macierzankę piaskową lub inne gatunki macierzanki, które doskonale sobie radzą w najtrudniejszych warunkach pogodowych. Wykazaliśmy, że w takim kompozycie zatrzymywane jest do około 95%. wody opadowej, a przy niskich opadach poziom ten wzrasta do 100%. Nasze kompozyty, w porównaniu do innych dostępnych obecnie na rynku rozwiązań, utrzymują wodę dłużej o 20 dni. To znakomite rezultaty – wyjaśnia prof. dr hab. Mirosław Żelazny z Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, współtwórca wynalazków.
Ekologiczny sposób – odpad budowlany i kompost w jednym
Gruz ceglany, stanowiący odpad budowlany, oraz odpad marglisty mogą w obu technologiach znaleźć ponowne zastosowanie i spełniać pożyteczną funkcję. Kompost, będący uzupełniającym składnikiem podłoża, to również produkt recyklingu. Zaproponowane rozwiązania retencyjno-filtracyjne wpisują się zatem doskonale w założenia gospodarki cyrkularnej, ograniczając ilość odpadów budowlanych trafiających na składowiska oraz zmniejszając zapotrzebowanie na inne, z reguły kosztowne surowce. To też przykład zrównoważonego rozwoju błękitno-zielonej infrastruktury (ang. BGI – Blue-Green Infrastructure) i zintegrowanych systemów opartych na przyrodzie (ang. nature-based solutions).
– Nasza technologia ma charakter kompleksowy. Podłoże wiążemy z gatunkiem rośliny odpornej na stres. Nie bez powodu zaproponowaliśmy macierzankę, w tym przede wszystkim macierzankę piaskową. To roślina o wysokich walorach estetycznych, która nie wymaga zabiegów pielęgnacyjnych. Do tego jest bardzo odporna zarówno na przesuszenia, jak i przymrozki, zachowując wybitne zdolności regeneracyjne. Łatwo się odradza w kolejnych sezonach i jednocześnie jako roślina miododajna stanowi świetną bazę pokarmową dla zapylaczy – mówi dr hab. Alina Stachurska-Swakoń, prof. UJ z Instytutu Botaniki UJ, współtwórczyni wynalazków.
– Zadaniem kompostu jest dostarczenie materii organicznej i składników odżywczych wspierających rozwój roślin i aktywność mikroorganizmów glebowych, bez pogarszania przepuszczalności podłoża. W efekcie substrat działa nie tylko jako magazyn wody, ale również jako środowisko wspierające procesy filtracyjne i biologiczne, które wspomagają funkcjonowanie układu – dodaje dr Anna Bojarczuk, współtwórczyni technologii.
Opracowane kompozyty magazynują wodę dłużej niż alternatywne rozwiązania stosowane w ogrodnictwie. Na przykład popularny keramzyt znacznie szybciej uwalnia zakumulowaną wodę, przez co nie sprawdza się w długich okresach bez opadów. Ważnym atutem obu technologii jest możliwość wdrażania ich w postaci gotowych modułów i prefabrykowanych wkładów. Dzięki temu mogą one znaleźć zastosowanie w zielonych dachach (typu ciężkiego), tarasach, ogrodach deszczowych, przystankach autobusowych z roślinnością retencyjną oraz elementach małej architektury miejskiej.
Czas na wdrożenie w przestrzeni miejskiej
Naukowcy chcieliby, aby podłoża akumulujące wodę deszczową oparte na odpadach budowlanych i rodzimych roślinach stały się jednym z elementów systemowych rozwiązań wykorzystywanych w nowoczesnej urbanizacji. Aby tak się stało, potrzebna jest współpraca z partnerami z otoczenia uniwersytetu, którzy będą upowszechniać opracowane metody. Rozwiązania zostały zgłoszone do ochrony patentowej w Polsce jako dwie niezależne technologie. Za ich komercjalizację odpowiada Centrum Transferu Technologii CITTRU, UJ.
– Zastosowanie w przestrzeni miejskiej innowacyjnych retencyjno-filtracyjnych rozwiązań umożliwia właściwe zarządzanie wodami opadowymi, co z kolei przekłada się na redukcję temperatury w środowisku zurbanizowanym, poprawę jakości powietrza i wspieranie bioróżnorodności. Badania wykazały, że w strefie, gdzie stosuje się te podłoża, występują mniejsze wahania temperatur. W obliczu długich okresów bez deszczu takie kompozycje, które z jednej strony pozwalają zakumulować na dłużej wody opadowe, a z drugiej strony wykorzystują łatwe w utrzymaniu, estetyczne rośliny, są po prostu potrzebne – mówi dr inż. Gabriela Konopka-Cupiał, dyrektorka CTT CITTRU.
Zespół zakłada, że instalacje mogą działać wielosezonowo i być w dużej mierze samowystarczalne, ponieważ zastosowane rośliny regenerują się, wytwarzają nasiona i nie wymagają intensywnej pielęgnacji.
Szansa na trwalszą zieleń w miastach
Badacze podkreślają, że o ile wiele osób często troszczy się dziś o walory estetyczne projektowanych przestrzeni zielonych, stosując wyszukaną roślinność wymagającą odpowiednich warunków i pielęgnacji, to po oddaniu takich inwestycji do użytku brakuje mechanizmów i procedur monitorowania stanu roślin. W wielu rozwiązaniach, ubogacających infrastrukturę i przestrzeń miasta, podkreśla się na przykład rolę zielonych dachów. Mało kto jednak mówi o ich wymiarze niebieskim, czyli wodnym. To samo dotyczy projektowanych miejskich terenów zielonych w ogóle. Zbyt często zapomina się o potrzebie zmagazynowania wody, ponownego wykorzystania wody szarej, która jest przecież niezbędna do tego, by rośliny przeżyły i się rozwijały.
– Dla wszystkich kluczowy jest efekt wizualny w momencie oddawania inwestycji, kiedy wszystko musi być zielone i estetyczne. Kłopot w tym, że przez niewłaściwą gospodarkę wodną te instalacje często szybko marnieją i tracą funkcjonalność. Brakuje również skutecznych systemów monitorowania stanu zieleni w takich miejscach. Poza tym obecne rozwiązania często opierają się na wysoko przetworzonych substratach, które są kosztowne i wymagają transportu, a także na roślinach ozdobnych o ograniczonej odporności na suszę i stres termiczny. Nasze rozwiązania odpowiadają na ten problem w sposób systemowy: łączą odporne rośliny rodzime z podłożem, które działa jak naturalny magazyn wody, zatrzymując ją w strukturze materiału przez długi czas. W efekcie powstaje spójny ekosystem zaprojektowany tak, aby zatrzymywać wodę, działać stabilnie, wyglądać dobrze i jednocześnie być tani w utrzymaniu – zaznacza prof. Mirosław Żelazny z UJ.
Naszym celem jest projektowanie błękitno-zielonej infrastruktury tak, aby działała jak seminaturalny ekosystem. Nie patrzymy osobno na rośliny czy na podłoże – projektujemy układ, w którym wszystkie elementy współpracują ze sobą. Taki ekosystem jest również monitorowany w zakresie wielu parametrów, dzięki czemu możemy sprawdzać, jak funkcjonuje w zmieniających się warunkach pogodowych. Patrzymy więc na BGI nie jak na pojedyncze składowe do testowania, ale jak na spójny, seminaturalny ekosystem inspirowany procesami zachodzącymi w przyrodzie – dodaje dr Agnieszka Rajwa-Kuligiewicz, współtwórczyni technologii.
Opracowane technologie są wynikiem interdyscyplinarnej współpracy dużego zespołu naukowego z UJ, realizowanej w ramach projektu pilotażowego sfinansowanego ze środków projektu flagowego Campus Living Lab.Useful Research HUB w ramach Programu Strategicznego Inicjatywa Doskonałości w Uniwersytecie Jagiellońskim. Realizacja projektu była możliwa dzięki współpracy z firmą CEGMAR Marek Pochcioł oraz Ogrodem Botanicznym UJ, które przekazały materiały niezbędne do jego wykonania.
