Napenergia és szennyvíz: így lesz a hulladékiszapból hidrogén és takarmány

A szennyvíziszap a legnehezebben kezelhető hulladéktípusok egyike. Legalábbis eddig az volt, mert megterveztek egy fenntartható eljárást, amivel hidrogén és egy állati takarmányhoz szükséges anyag nyerhető ki belőle.

A szingapúri Nanyang Műszaki Egyetem (NTU) kutatói kifejlesztettek egy új, napenergiával működő eljárást, amellyel a szennyvíz mellékterméke zöld hidrogén és állati takarmányként hasznosítható egysejtű fehérje forrása lehet. Az NTU e témából írt tanulmánya a Nature Waterben jelent meg, és láthatólag két globális problémára is megoldást nyújt: a hulladékkezelésre és a fenntartható erőforrások előállítására.

Az ENSZ becslése szerint 2050-re kb. 2,5 milliárd ember él majd városokban, ami a szennyvíziszap mennyiségének folyamatos növekedéséhez vezet. A szervezet úgy számol, hogy évente több mint 100 millió tonna szennyvíziszap keletkezik, amelyet hagyományosan égetéssel vagy lerakással ártalmatlanítanak. Ezek a módszerek idő- és energiaigényesek, ráadásul jelentős környezetszennyezést okoznak.

Az NTU kutatócsoportja a szennyvíziszap globális problémájára dolgozott ki egy háromlépéses, napenergiával működő, fenntartható folyamatot.

Első lépésben a szennyvíziszap mechanikai lebontása történik meg, majd jön egy kémiai kezelés a nehézfémek eltávolítására, miközben a fehérjék és szénhidrátok megmaradnak. Ezután egy elektrokémiai folyamat olyan értékes termékekké alakítja a szerves anyagokat, mint az élelmiszer- és gyógyszeriparban használt ecetsav vagy hidrogén. A folyamat végén fénnyel aktivált baktériumokat adnak a kezelt folyadékhoz, amelyek így egysejtű fehérjét állítanak elő, ami takarmány előállításához használható tovább.

Rendkívül hatékony módon lesz a szennyvízből például hidrogén

A kutatók szerint az új módszer hatékonyabb, mint az anaerob lebontás, amely során baktériumok bontják le a szerves anyagokat biogáz előállítása céljából. Az NTU eljárása a szennyvíziszap szerves széntartalmának 91,4 százalékát nyeri vissza, és 63 százalékát alakítja egysejtű fehérjévé. Az energiahatékonyság 10 százalékos, és óránként akár 13 liter hidrogént képes előállítani napfény segítségével, ami 10 százalékkal hatékonyabb a hagyományos hidrogéntermelési módszereknél.

„A módszerünk a hulladékot értékes erőforrássá alakítja, csökkenti a környezeti károkat, miközben megújuló energiát és fenntartható élelmiszert hoz létre. Ez jól példázza a körforgásos gazdaság elvét, és hozzájárul egy zöldebb jövőhöz” – idézi a Science Daily Li Hong docenst.

Az új eljárás a szén-dioxid-kibocsátást 99,5 százalékkal, az energiafelhasználást 99,3 százalékkal csökkenti a hagyományos módszerekhez képest. Emellett teljes mértékben eltávolítja a szennyvíziszapban található káros nehézfémeket, így környezetbarát alternatívát kínál.

„Reméljük, hogy a módszerünk bemutatja, milyen lehetőségek rejlenek a hulladék fenntartható kezelésében, és megváltoztatja a szennyvíziszapról alkotott képet, hiszen mostantól nem hulladékként, hanem értékes erőforrásként tekinthetünk rá” – nyilatkozta Zhao Hu, az NTU Gépész- és Repülőmérnöki Karának kutatója.

A szingapúriak szerint bár az eljárás ígéretes, további vizsgálatokra lesz szükség a skálázhatóság meghatározásához. Az egyik fő kihívás az elektrokémiai folyamat költsége, valamint egy ilyen összetett rendszer bevezetése a szennyvíztisztító telepeken.

A címlapkép illusztráció. Forrás: Freepik