Innowacja i zrównoważony rozwój: wytwarzanie energii ze ścieków

Dla wszystkich miast na świecie, ścieki Stanowią one poważny problem, którym należy odpowiednio zarządzać. Oczyszczalnie ścieków wdrażane są w celu usunięcia zanieczyszczeń przed ich ponownym wprowadzeniem do środowiska.

Jednak od kilku lat badane są metody i technologie, które mają na celu nie tylko oczyszczanie wody, ale także przekształcać odpady w energięwykorzystując potencjał energetyczny tych wód.

Co to są ścieki?

Te ścieki Są to wody wykorzystywane do celów domowych, przemysłowych lub rolniczych, zawierające odpady i zanieczyszczenia. Wody te, w zależności od pochodzenia, dzielą się na wody bytowe, przemysłowe i deszczowe. Jako całość stanowią one poważny problem środowiskowy ze względu na zawarte w nich zanieczyszczenia i wpływ, jaki wywierają na środowisko, jeśli nie są odpowiednio usuwane. Dla miast uzdatnianie tej wody jest kluczowe, ale oprócz jej oczyszczenia istnieje możliwość uzyskania z niej energii.

Wytwarzanie energii ze ścieków

W ostatnich latach technologia znacznie się rozwinęła, umożliwiając ścieki Nie tylko są one oczyszczane, ale także wykorzystywane do produkcji energii. Do najpopularniejszych metod pozyskiwania energii z tych odpadów zalicza się:

• Pozyskiwanie biogazu powstające w wyniku rozkładu materii organicznej zawartej w ściekach.
• Generacja energii elektrycznej poprzez mikrobiologiczne ogniwa paliwowe.
• Wykorzystanie termiczne ciepła ze ścieków na potrzeby klimatyzacji.
• Produkcja wodór, źródło czystej energii.

Wykorzystanie biogazu

Jedną z najpopularniejszych metod jest produkcja biogaz ze ścieków. Biogaz ten uzyskiwany jest w procesie tzw metanizacja, w którym materia organiczna obecna w ściekach rozkłada się w środowisku beztlenowym (beztlenowym).

Głównym produktem tego rozkładu jest metan, który można wykorzystać jako źródło energii do różnych celów, w tym do wytwarzania energii elektrycznej i ogrzewania.

Metan ma kilka zastosowań, w tym produkcję energii elektrycznej poprzez spalanie jej w turbinach lub ogrzewanie budynków. W kilku miastach np Grenoble o Strasburgbiogaz został wtłoczony do sieci dystrybucyjnej gazu ziemnego, dostarczając energię zarówno dodomom, jak i pojazdom.

Doświadczenia międzynarodowe

Na świecie jest wiele miast i krajów, w których wykorzystuje się już ścieki do wytwarzania energii. Oto kilka przykładów:

• En Bazylea, Szwajcaria, ciepło jest odzyskiwane ze ścieków do ogrzewania po procesie oczyszczania. Jest to przykład tego, jak uzdatnianie wody może być również źródłem energii cieplnej wykorzystywanej przez społeczność.
• W Stany Zjednoczoneszczególnie w Oregonie, trójmiejska Zakład Odzysku Zasobów Wodnych wdrożyła system, w którym metan powstający w wyniku rozkładu materii organicznej w ściekach wykorzystywany jest do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej.
• En Słowacjaopracowano także projekty wykorzystania ścieków do produkcji biogazu.

Produkcja wodoru ze ścieków

Kolejną innowacyjną metodą, która była przedmiotem badań, jest wytwarzanie zielony wodór ze ścieków. Wodór ten wytwarzany jest w mikrobiologicznych ogniwach elektrolizy, technologii umożliwiającej uzyskanie wodoru o wysokiej czystości przy użyciu wyspecjalizowanych bakterii rozkładających materię organiczną obecną w wodzie. Firmy takie jak Ingeobras opracowują technologie, które oferują to wydajne i zrównoważone rozwiązanie.

Zielony wodór ma znaczny potencjał jako czyste paliwo, a jego produkcja ze ścieków zapewnia bardziej ekonomiczne i zrównoważone podejście w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji wodoru, takimi jak reformowanie materiałów kopalnych lub konwencjonalna elektroliza. W miarę rozwoju tej technologii może ona stać się kluczowym rozwiązaniem w zakresie dekarbonizacji przemysłu transportowego i energetycznego.

Wytwarzanie energii elektrycznej przez mikroorganizmy

Kolejną z najbardziej innowacyjnych metod zagospodarowania ścieków jest wykorzystanie mikrobiologiczne ogniwa paliwowe. W metodzie tej wykorzystywane są bakterie metabolizujące materię organiczną znajdującą się w ściekach, uwalniając przy tym elektrony. Elektrony te można wychwycić i bezpośrednio wytworzyć energię elektryczną. Mikrobiologiczne ogniwa paliwowe są już wykorzystywane w niektórych projektach pilotażowych i mają potencjał do ciągłego i zrównoważonego wytwarzania energii elektrycznej. Dodatkowo proces ten może poprawić efektywność energetyczną oczyszczalni poprzez zmniejszenie konieczności stosowania kosztownych systemów napowietrzania i pompowania.

Historie sukcesu w miastach na całym świecie

W miastach na całym świecie opracowano różne udane projekty. Na przykład:

• En Strasburgoczekuje się, że z oczyszczania ścieków będzie produkować 1,6 mln metrów sześciennych biometanu dziennie, co wystarczy do zapewnienia energii dla około 5.000 domów.
• En Helsinki, Finlandiaciepłownia i chłodnia Katri Vala Park wykorzystuje ścieki jako źródło energii cieplnej.
• En MadrytOczyszczalnia Ścieków (Południowa Oczyszczalnia) zainstalowała turbiny, które wykorzystują energię kinetyczną wody na wylocie i wytwarzają energię elektryczną na własne potrzeby.

Znaczenie dalszego rozwoju tej technologii

Chociaż prowadzonych jest już wiele projektów, kluczowe znaczenie ma dalsze inwestowanie w badania i rozwój w celu poprawy wydajności i obniżenia kosztów tych technologii. Ścieki są nie tylko źródłem zanieczyszczeń, ale także stanowią szansę na ich wygenerowanie Zielona energia, zmniejszyć ślad węglowy i przejść na bardziej zrównoważony model energii. Wdrożenie tych technologii na większą skalę może pomóc miastom stać się bardziej samowystarczalnymi energetycznie i wygenerować pozytywne skutki w walce ze zmianami klimatycznymi. Jeśli poprawi się wykorzystanie ścieków, możemy stanąć przed kluczowym rozwiązaniem dla globalnej transformacji energetycznej.