Naučnici na tehnološkom univerzitetu Nanyang (NTU Singapur) razvili su inovativnu metodu solarnog napajanja za transformaciju mulja kanalizacije -- nusproizvod pročišćavanja otpadnih voda -- u zeleni hidrogen za čistu energiju i jedno-ćelijski protein za životinje.
Objavljeno uPriroda voda, Metoda mude-food-in-in-in-goriva rješava dva pritiskanja globalnih izazova: upravljanje otpadom i stvaranjem održivih resursa. To se usklađuje sa ciljem NTU-a o najvećim izazovima adresehhinghumanity, poput klimatskih promjena i održivosti.
Ujedinjene nacije procjenjuju da će oko 2,5 milijarde više ljudi živjeti u gradovima do 2050. godine. Uz rast gradova i industrija dolazi do povećanja kanalizacijskog mulja, što je notorno teško obrađivati i odlagati zbog svoje složene strukture, sastava i kontaminanata poput teških metala i patogena.
Prema UN-HABITATU, više od 100 miliona tona kanalizacionog mulja svakoj je godini generira globalno, iznos koji se povećava godišnje. Međutim, zajedničke metode odlaganja -- poput spaljivanja ili odlagališta -- dugotrajne su, energetski neefikasne i doprinose zagađenju okoliša.
Za rješavanje problema neželjenog i teško je liječiti mulj kanalizacije, istraživači NTU-a stvorili su proces solarne energije u tri koraka koji integrira mehaničke, hemijske i biološke tehnike.
Dokaz-konceptni testovi otkrili su da je proces NTU tima efikasniji od klasičnih tehnika poput anaerobne probave -- putem koje bakterije razbiju organski otpad za proizvodnju bioplina i ostataka bogatog hranjivom hranom. Ona se oporavlja znatno više resursa, u potpunosti uklanja kontaminante za teške metale, ima manji otisak na okoliš i nudi bolju ekonomsku izvodljivost.
Vodeći istraživač vanredni profesor LI Hong iz škole Mehaničke i zrakoplovne inženjerske škole (MAE) i Energetski institut (MAE), "Naša metoda transformiše otpad u vrijedne resurse, smanjujući obnovljivu energiju i održivu hranu. Ovo omogućava kružnu ekonomiju i doprinosi zeleničkoj budućnosti."
Kovavencija istraživača Zhou Yan iz škole Građanskog i okoliš (CEE) i Institut za zaštitu okoliša (Newri) (Newri) je rekao da se naša solarna procesa otpadne proizvode u čistoj energiji i biološkom pristupe. Naša metoda se uspješno bavi zagađenjem i oskudicom, Nude novu održivu strategiju u upravljanju otpadnim vodama. "
Proces NTU-a u tri koraka
Proces započinje mehanički razbijanjem mulja kanalizacije. Hemijski tretman odvaja štetne teške metale iz organskih materijala, uključujući proteine i ugljikohidrate.
Dalje, elektrohemijski proces na solarnom napajanju koristi specijalizirane elektrode za transformaciju organskih materijala u vrijedne proizvode, poput sirćetne kiseline -- ključni sastojak hrane i farmaceutskih industrija -- i vodonik, čist izvor energije.
Konačno, bacte aktiviraniriasu upoznati sa prerađenim tečnim tokom. Ove bakterije pretvore hranjive sastojke u jedno-ćelijski protein pogodni za hranu za životinje.
Eko-prijateljski, isplativ i skalabilan
Laboratorijski testovi pokazali su da se nova metoda oporavlja 91,4 posto organske ugljenice u kanalizacijskom mulju i pretvara 63 posto organskih ugljika u jednostruki ćelijski protein bez proizvodnje štetnih nusproizvoda. U poređenju, tradicionalna anaerobna varijacija obično se oporavlja i pretvara oko 50 posto organskih materijala u talu od kanalizacije.
Proces napajanja solarnim napajanjem postiže energetsku efikasnost od 10 posto, generirajući do 13 litara vodika na sat koristeći sunčevu svjetlost, što je oko 10 posto više energetski učinkovitije od konvencionalne metode proizvodnje vodonika.
Proces NTU-a smanjuje emisiju ugljika za 99,5 posto, a potrošnja energije za 99,3 posto u odnosu na tradicionalne metode. Takođe eliminira štetne teške metale iz mulja, koji bi se inače odložili bez odgovarajućeg tretmana, čineći proces ekološki prihvatljiv izbor.
Prvi autor, dr. Zhao Hu, research momak u Maeu, rekao je: "Nadamo se da naša predložena metoda pokazuje održivost upravljanja otpadom i premještaju kako se otpad doživljava {-- iz otpada na vrijedan resurs koji podržava čistu energiju i održivu proizvodnju hrane."
Istraživački tim NTU-a dodao je da je iako je novorazvijeni proces obećavajući, potrebno je više studija da bi se utvrdilo da li se može smanjiti. Ključni izazov je trošak korištenja elektrohemijskog procesa kako bi se u potpunosti razgradio organski materijal i izvlače sve teške metale iz otpada. Uz to, dizajniranje složenog sistema za postrojenje za pročišćavanje otpadnih voda dodaje se poteškoćama.