Szennyvízből protein és zöld hidrogén

Mindenütt van hulladék. A világon minden város kivétel nélkül produkál szennyvíziszapot – a szennyvízkezelésből származó sűrű, szerves moslék maradékot. Ez az iszap gyorsabban halmozódik fel, mint valaha. Évente globálisan több, mint 100 millió tonna száraz iszap gyűlik össze, eltömíti a szennyvízkezelő létesítményeket és milliárdokba kerül a feldolgozása. De mi volna, ha ez a hulladék nem csak hulladék volna? Mi volna, ha ez élelmiszer, vagy üzemanyag lehetne? A tudósok kidolgoztak egy olyan rendszert, amivel a szennyvíziszapot értékes forrásokká alakítja.

A Nature Water magazinban publikált áttörő tanulmányban a kutatók létrehoztak egy napenergiás folyamatot, ami a szennyvíziszapot két értékes forrássá alakítja: egysejtű proteinné, amit állati takarmányként lehet használni, és zöld hidrogénné, egy tiszta üzemanyaggá.

A singapore-i Nanyang Műszaki Egyetem kutatócsapata megoldást talált arra, hogy a szennyvíziszapot hasznos komponensekké bontsák le majdnem zéró hulladékkal. 
Fotó: ZME Science

 

Szennyvízszap: egy rejtett aranybánya

A szennyvíziszap teli van hasznos dolgokkal. Szerves anyaggal, tápanyagokkal, például nitrogénnel és foszforral, és nehézfémek keverékével. Jelenleg ez problémát okoz: túl sűrű, hogy gyorsan lebomoljon és túl szennyezett, hogy könnyen használható legyen. Égetés során mérgező vegyületek szabadulnak fel, és a komposztálása hosszú ideig tart.

 

A singapore-i Nanyang Műszaki Egyetem kutatócsapata megoldást talált arra, hogy a szennyvíziszapot hasznos komponensekké bontsák le majdnem zéró hulladékkal.

 

 Ez nem egyszerű folyamat, mechanikai őrlés, elektrokémiai reakciók, és baktériumok kombinációját alkalmazzák; de ezzel a módszerrel majdnem az összes szenet és tápanyagot visszaszerzik, értékes termékekké alakítva azokat.

A folyamatnak 3 szakasza van. Az első lépés gondoskodik az iszap komplex mechanikai szerkezetéről. A tudósok az iszapot egy kis lúgos katalizátorral (például kálium-hidroxiddal) egy intenzív őrlési folyamatnak vetik alá. Ez molekuláris szinten széttépi az iszapot, könnyebbé téve a hasznos komponensek kivonását, miközben szilárd formában csapdába is ejtik a nehézfémeket, hogy biztonságosan kezelhessék. Aztán a feloldott szerves anyagot keresztülküldik egy megújuló energiával működő elektrolízis rendszeren. Itt ahelyett, hogy az iszap egyszerűen lebomlana, a rendszer valami hasznossá alakítja azt. Az anódnál a szerves anyag elektrokémiai oxidáción megy keresztül, illékony zsírsavakat produkálva – különösen ecetsavat, ami kulcsfontosságú építőköve a mikrobiális élelmiszergyártásnak. A katódnál a víz szétválik, hogy zöld hidrogént generáljon - egy tiszta energiaforrást, ami iparokat működtethet, vagy járműveket üzemanyaggal láthat el. Végül az ecetsavval és más kapott komponensekkel mikrobákat táplálnak (különösen a bíbor fototropikus baktériumot). A baktérium a savat proteinné alakítja, amivel állatokat lehet táplálni. 

 

A számok lenyűgözőek

Nem ez az első eset, hogy az iszap valami hasznossá alakítását kipróbálják. De ebben az esetben az eredmények meglepőek.

 

 Az iszapban lévő összes szerves szén több, mint 91%-át visszaszerzik és hasznos termékekké alakítják, és a szén 63%-át egysejtű proteinné alakítják. A hagyományos iszap feldolgozó technikákhoz, például az anaerob emésztéshez képest a szén-dioxid-kibocsátás 99.5%-kal csökken.

 

A nagy kérdés az, hogy lehet-e ezt nagy mértékben végezni? A tanulmány vezető szerzője, Dr. Zhao Hu szerint igen. Remélik, hogy a javasolt eljárás életképesnek mutatkozik a hulladék fenntartható kezelését illetően és megváltoztatja azt, hogyan tekintünk a szennyvíziszapra - a hulladékból egy értékes forrás lesz, ami támogatja a tiszta energiát és a fenntartható élelmiszergyártást. 

 

A technológiát modulárisnak és alkalmazkodónak tervezték. 

A napenergiás elektrolízis és mikrobiális fermentáció integrálható a létező szennyvízkezelő üzemekbe, csökkentve annak szükségét, hogy jelentős javítást kelljen végezni az infrastuktúrán.

 

Kisebb, vagy nagyobb városokba is beleilleszthető.

Mivel az urbanizáció ugrásszerűen emelkedik, és ezzel a produkált szennyvíziszap mennyisége is, ez a módszer mérföldkő lehet. A legtöbb iszapot vagy hulladéklerakókba dobják, elégetik, vagy hagyják a szennyvízkezelő üzemekben rothadni. Ez az új módszer a hulladékot forrásokká alakítja, csökkentve a környezeti terheket, létrehozva a hulladéktermelés körfolyamatát. A hulladék nem az ellenség. Ez a kulcs egy tisztább, zöldebb, és fenntarthatóbb világhoz.

(Forrás: ZME Science: https://www.zmescience.com/)