Szennyvízből zöld hidrogén: az új módszer csökkenti a vízfelhasználást
A kutatók olyan megoldást teszteltek, amely szennyvízből állít elő zöld hidrogént, miközben fémeket nyer vissza a vízből. Az eljárás mezőgazdasági hulladékot is hasznosít, így több iparág számára lehet előnyös.
A világ szennyvizének több mint 80 százalékát tisztítás nélkül engedik vissza a természetbe. Az RMIT Egyetem kutatása ugyanakkor lehetőséget kínál arra, hogy ezt a környezetterhelést inkább termelési előnnyé változtassuk. Az ausztrál tudósok új megközelítése szerint a szennyvíz egyes szennyező anyagait fel lehet használni arra, hogy felgyorsítsa a hidrogéntermelést, és közben leküzdje azokat a kihívásokat, amelyek miatt a szennyvizet eddig alkalmatlannak tartották zöld üzemanyag előállítására.
Az RMIT, a Melbourne-i és az Új-Dél-Walesi Egyetem, valamint az Ausztrál Szinkrotron létesítmény kutatói korábbi fejlesztések, például mikroműanyagokat eltávolító mágneses technológiák és tengervízzel működő hidrogéntermelő eljárások tapasztalataira építették a legújabb vizsgálatokat.
„A mi megoldásunk előnye más zöld hidrogént előállító folyamatokkal szemben az, hogy a szennyvízben eleve megtalálható anyagokat használja fel, nem pedig tisztított vízre vagy külön lépésekre van szükség hozzá” – magyarázta az RMIT docense.
Nasir Mahmood szerint a csapata olyan módszert talált, amely platina-, króm-, nikkel- és más fémeket von ki a szennyvízből, majd ezeket a zöld hidrogéntermelés fokozására használja fel.
A találmány olyan elektródák formájára készült, amelyek kulcsszerepet játszanak a víz hidrogénre és oxigénre történő bontásában. Az elektróda egy olyan szénfelülettel készül, amely fémeket vonz magához a szennyvízből. Ezekből a fémekből aztán stabil, jól vezető, vízbontást gyorsító katalizátorok képződnek.
„A fémek kölcsönhatásba lépnek más elemekkel a szennyvízben, így segítik azokat az elektrokémiai reakciókat, amelyek során a víz hidrogénre és oxigénre bomlik” – vezette le a tudós, hozzátéve, hogy a szénfelület előállításához mezőgazdasági hulladékot használtak, ami költséghatékony megoldás, és a körforgásos gazdaság fejlődését is szolgálja.
Vízbontás szennyvízből, tisztán és hatékonyan
A kísérletek során a kutatók előkezelt (szilárd, szerves és tápanyagoktól mentesített) szennyvizet helyeztek egy edénybe, amelybe két elektródát – egy anódot és egy katódot vezettek. A vízbontási folyamatot megújuló energiával hajtották meg, majd az elektromos áram hatására a katód mentén hidrogén, az anódnál oxigén keletkezett. A víz tehát egy egyszerű megoldással hidrogénre és oxigénre bomlott – ezeket a gázokat aztán összegyűjtötték és felhasználták.
„A keletkezett oxigént például vissza lehet vezetni a szennyvíztisztító telepre, hogy javítsa annak hatékonyságát azáltal, hogy csökkenti a szervesanyag-tartalmat” – hangsúlyozta Mahmood.
A laboratóriumi körülmények között működő szerkezet 18 napig folyamatosan bontotta a vizet, anélkül, hogy a teljesítménye számottevően csökkent volna.
Az RMIT a siker hatására belevágott egy olyan katalitikus platform fejlesztésébe, amely képes nehezen hasznosítható vízforrások – például szennyvíz vagy tengervíz – felhasználására. Ez a találmány is ennek a rendszernek a részét képezi.
„A találmányunk egyszerre szolgálja a szennyezés csökkentését és a vízhiány enyhítését – így mind az energia-, mind a vízszektor számára előnyös” – mutatott rá Nicky Eshtiaghi professzor, aki szerint a megoldás csökkentheti a szennyvíztisztítás költségeit, miközben értékes erőforrássá alakítja a szennyvizet. „Olyan cégekkel és vízművekkel szeretnénk együttműködni világszerte, amelyek az energia vagy a hulladék kérdését költség- és fenntarthatósági szempontból kezelik. Az együttműködések során kereskedelmi rendszerek fejlesztésére is sor kerülhet, hogy a technológiát nagyobb léptékben lehessen alkalmazni.”
Címlapkép: Shu Shu Zheng, RMIT
