Vedci z Nanyang Technological University, Singapur (NTU Singapore), vyvinuli inovatívnu metódu slnečného pohonu na transformáciu kalov odpadových vôd -- Vedľajší produkt čistenia odpadových vôd -- na zelenú vodíkovú energiu a jednobunkový proteín pre krmivo pre zvieratá.
Uverejnené vPrírodná voda, metóda kalov na potraviny a palivo rieši dve naliehavé globálne výzvy: riadenie odpadu a vytváranie udržateľných zdrojov. To je v súlade s cieľom NTU riešiť najväčšie výzvy, ako sú zmena podnebia a udržateľnosť.
OSN odhaduje, že do roku 2050 bude v mestách žiť v mestách približne 2,5 miliardy ľudí.
Podľa spoločnosti Un-Habitat sa každý rok globálne vyrába viac ako 100 miliónov ton kalov odpadových vôd, čo je suma, ktorá sa každoročne zvyšuje. Bežné metódy likvidácie --, ako napríklad spaľovanie alebo skládka --, sú časovo náročné, energeticky efektívne a prispievajú k znečisteniu životného prostredia.
Na riešenie problému nežiaduceho a ťažko ošetreného kalu odpadových vôd vytvorili vedci NTU trojstupňový solárny proces, ktorý integruje mechanické, chemické a biologické techniky.
Testy dôkazov koncepcie odhalili, že proces tímu NTU je účinnejší ako konvenčné techniky, ako je anaeróbne trávenie --, prostredníctvom ktorého baktérie rozkladajú organický odpad na výrobu bioplynu a zvyškov bohatých na živiny. Získava podstatne viac zdrojov, úplne odstraňuje kontaminanty ťažkých kovov, má menšiu environmentálnu stopu a ponúka lepšiu ekonomickú uskutočniteľnosť.
Vedúci výskumný pracovník profesor Li Hong z NTU School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE) a Inštitút pre energetický výskum uviedol: „Naša metóda transformuje odpad na cenné zdroje, znižuje škody na životnom prostredí a zároveň vytvára obnoviteľnú energiu a trvalo udržateľné potraviny. To je príkladom kruhovej ekonomiky a prispieva k zelenejšej budúcnosti.“
Spolupracovaný výskumný pracovník Zhou Yan z School of School of Civil and Environmental Engineering (CEE) a Nanyang Environment and Water Research Institute (Newri) povedal: „Náš solárny proces ukazuje, ako dokážeme riešiť viacero výziev naraz {-- Z náročného odpadu na čistú energiu a výživné bielkoviny. Nová udržateľná stratégia v oblasti správy odpadových vôd. “
NTU trojstupňový proces
Proces sa začína mechanickým rozkladom kalov odpadových vôd. Chemické ošetrenie oddeľuje škodlivé ťažké kovy od organických materiálov vrátane bielkovín a uhľohydrátov.
Ďalej elektrochemický proces poháňaný solárnym pohonom využíva špecializované elektródy na transformáciu organických materiálov na cenné výrobky, ako je kyselina octová -- Kľúčovou zložkou potravinového a farmaceutického priemyslu {-- a plynný zdroj energie, zdroja čistej energie.
Nakoniec, svetlo aktivovaný bacteriasú zavedené do spracovaného prúdu kvapaliny. Tieto baktérie premieňajú živiny na jednobunkovú bielkovinu vhodnú na krmivo pre zvieratá.
Ekologické, nákladovo efektívne a škálovateľné
Laboratórne testy ukázali, že nová metóda získava 91,4 % organického uhlíka v odpadových kaloch a prevádza 63 percent organického uhlíka na jednobunkové proteíny bez toho, aby produkovala škodlivé vedľajšie produkty. V porovnaní, tradičné anaeróbne trávenie sa zvyčajne zotavuje a prevádza okolo 50 percent organických materiálov v odpadových kaloch.
Slnečný proces dosahuje energetickú účinnosť 10 % a vytvára až 13 litrov vodíka za hodinu pomocou slnečného žiarenia, čo je o 10 % viac energeticky účinnejšie ako konvenčné metódy výroby vodíka.
Proces NTU znižuje emisie uhlíka o 99,5 % a spotreba energie o 99,3 % v porovnaní s tradičnými metódami. Vylučuje tiež škodlivé ťažké kovy z kalu, ktorý by sa inak zlikvidoval bez riadneho ošetrenia, čím by sa tento proces stal ekologickým výberom.
Prvý autor, Dr. Zhao Hu, výskumný pracovník v škole Mae, povedal: „Dúfame, že naša navrhovaná metóda ukazuje životaschopnosť trvalo udržateľného spracovania odpadu a posunutia spôsobu vnímania kalov odpadových vôd -- od odpadu po cenný zdroj, ktorý podporuje čistú energiu a udržateľnú výrobu potravín.“
Výskumný tím NTU dodal, že zatiaľ čo novo vyvinutý proces je sľubný, je potrebných viac štúdií, aby sa zistilo, či sa dá rozšíriť. Kľúčovou výzvou sú náklady na použitie elektrochemického procesu na úplné rozdelenie organických materiálov a extrahovanie všetkých ťažkých kovov z odpadu. Navrhovanie komplexného systému pre zariadenie na čistenie odpadových vôd navyše zvyšuje ťažkosti.