Ученые превращают осадок сточных вод в зеленый водород и питательный белок
Процесс NTU Singapore, работающий на солнечных батареях, превращает осадок сточных вод в чистую энергию и корм для животных, сокращая количество отходов и выбросов углерода и улучшая регенерацию ресурсов.
Ученые Наньянского технологического университета Сингапура (NTU Singapore) разработали революционный процесс преобразования осадка сточных вод - побочного продукта очистки сточных вод - в зеленый водород для получения чистой энергии и одноклеточный белок для корма животных.
Опубликованный в журнале Nature Water, этот инновационный метод превращения осадка в пищу и топливо решает две важнейшие глобальные проблемы: управление отходами и устойчивое производство ресурсов. Он также согласуется с обязательствами NTU по решению таких важных проблем, как изменение климата и экологическая устойчивость.
По данным Организации Объединенных Наций, ожидается, что к 2050 году численность городского населения в мире вырастет на 2,5 миллиарда человек. Такая стремительная урбанизация в сочетании с развитием промышленности приведет к значительному увеличению объемов производства осадка сточных вод. Управление этими отходами представляет особую сложность из-за их сложного состава, включающего тяжелые металлы, патогенные микроорганизмы и другие загрязняющие вещества.
По данным ООН-Хабитат, ежегодно в мире образуется более 100 миллионов тонн осадка сточных вод, и этот объем ежегодно увеличивается. Однако распространенные методы утилизации, такие как сжигание или захоронение на полигонах, требуют много времени и энергии, а также способствуют загрязнению окружающей среды.
Чтобы решить проблему нежелательного и трудноперерабатываемого осадка сточных вод, исследователи NTU создали трехступенчатый процесс на солнечных батареях, объединяющий механические, химические и биологические методы.
Испытания, проведенные командой NTU, показали, что процесс более эффективен, чем традиционные методы, такие как анаэробное сбраживание, при котором бактерии расщепляют органические отходы с получением биогаза и богатого питательными веществами остатка. Он позволяет извлекать значительно больше ресурсов, полностью удаляет загрязняющие вещества тяжелых металлов, оказывает меньшее воздействие на окружающую среду и обеспечивает лучшую экономическую целесообразность.
Ведущий исследователь доцент Ли Хун из Школы механической и аэрокосмической инженерии NTU (MAE) и Института энергетических исследований NTU (ERI@N) сказал: «Наш метод превращает отходы в ценные ресурсы, снижая ущерб окружающей среде, создавая возобновляемую энергию и устойчивые продукты питания. Это является примером циркулярной экономики и способствует более зеленому будущему».
Один из ведущих исследователей профессор Чжоу Янь из Школы гражданского и экологического строительства (CEE) NTU и Наньянского института исследований окружающей среды и воды (NEWRI) сказал: «Наш процесс, работающий на солнечной энергии, демонстрирует, как мы можем решать сразу несколько задач, превращая сложный продукт отходов в чистую энергию и питательный белок. Благодаря интеграции механических, химических и биологических подходов наш метод успешно решает проблемы загрязнения и нехватки ресурсов, предлагая новую устойчивую стратегию управления сточными водами».
Трехэтапный процесс NTU
Процесс начинается с механического разрушения осадка сточных вод. Химическая обработка отделяет вредные тяжелые металлы от органических материалов, включая белки и углеводы.
Затем в электрохимическом процессе, работающем на солнечной энергии, с помощью специализированных электродов органические материалы превращаются в ценные продукты, такие как уксусная кислота, ключевой ингредиент для пищевой и фармацевтической промышленности, и газообразный водород - источник чистой энергии.
Наконец, в поток переработанной жидкости вводятся активируемые светом бактерии. Эти бактерии преобразуют питательные вещества в одноклеточные белки, пригодные для кормления животных.
