Một phương pháp mới để xử lý nước thải có thể chuyển đổi hiệu quả bùn còn sót lại thành khí sinh học, một tiến bộ có thể giúp cộng đồng giảm chi phí xử lý chất thải đồng thời giúp ích cho môi trường.
Báo cáo trên tạp chí Waste Management, một nhóm nghiên cứu của Đại học Bang Washington đã thử nghiệm công nghệ tiền xử lý, bổ sung thêm một bước cho các phương pháp xử lý điển hình và sử dụng hơi nước áp suất cao có chứa oxy để phân hủy bùn thải.
>> Tham khảo: Máy dò hồng ngoại thu nhỏ.
Họ phát hiện ra rằng họ có thể chuyển đổi hơn 85% vật liệu hữu cơ thành khí sinh học, khí này có thể được sử dụng để sản xuất điện hoặc nâng cấp thành khí tự nhiên tái tạo (RNG) cho lưới khí đốt tự nhiên hoặc để sử dụng tại địa phương.
Việc bổ sung bước tiền xử lý mới giúp cải thiện quá trình chuyển đổi kỵ khí của bùn thải tại cơ sở xử lý nước thải từ tỷ lệ chuyển đổi dưới 50% hiện tại và chúng tạo ra tổng lượng khí mê-tan nhiều hơn 98% so với thông lệ hiện tại.
Birgitte Ahring, giáo sư tại Trường Kỹ thuật Hóa học và Kỹ thuật Sinh học Gene và Linda Voiland, người đứng đầu công trình cho biết:
“Nó đã được chứng minh là cực kỳ hiệu quả và điều đó rất thú vị. “Điều này có thể áp dụng được và là điều mà chúng ta có thể bắt đầu khám phá ở bang Washington. Không lãng phí mà sử dụng tiềm năng của nó sẽ mang lại những lợi ích lớn.”
>> Tham khảo: Phát triển năng lượng cho Châu Phi.
Bùn thải không phải là một sản phẩm được tìm kiếm. Khoảng một nửa số nhà máy xử lý nước thải ở Hoa Kỳ sử dụng quá trình phân hủy kỵ khí để giảm chất thải này, nhưng quy trình, trong đó vi khuẩn phân hủy chất thải, là không hiệu quả. Bùn còn sót lại, được gọi là chất rắn sinh học, thường kết thúc ở các bãi chôn lấp.
Các cơ sở xử lý nước thải cũng sử dụng một lượng lớn điện năng để làm sạch nước thải đô thị. Họ thường là những người sử dụng điện nhiều nhất trong một cộng đồng nhỏ.
“Nếu họ có thể tự sản xuất điện hoặc cho một số nhà máy lớn, tạo ra khí đốt tự nhiên có thể tái tạo và bổ sung vào mạng lưới khí đốt tự nhiên, thì họ có thể giảm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Ở đây chúng ta đang bắt đầu chuyển sang ý tưởng về nền kinh tế tuần hoàn,” Ahring, người cũng là giảng viên của Phòng thí nghiệm Sản phẩm sinh học, Khoa học và Kỹ thuật tại WSU Tri-city, cho biết.
Đối với nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu của WSU đã xử lý bùn ở nhiệt độ và áp suất cao với oxy được bổ sung trước quá trình phân hủy kỵ khí. Một lượng nhỏ oxy trong điều kiện áp suất cao đóng vai trò là chất xúc tác phá vỡ các polyme trong vật liệu.
>> Tham khảo: Bão nhiệt đới đóng vai trò là ‘máy bơm nhiệt khổng lồ’ cung cấp nhiệt độ cực cao.
Các nhà nghiên cứu của WSU đã nghiên cứu quy trình tiền xử lý này trong vài năm, sử dụng nó để phân hủy rơm và các vật liệu gỗ.
Họ không chắc quy trình sẽ hoạt động với các thành phần khác nhau của bùn thải, chẳng hạn như chất béo và protein, nhưng đã rất ngạc nhiên.
“Đây không phải là một giải pháp công nghệ cao,” Ahring nói. “Đó thực sự là một giải pháp có thể hữu ích ngay cả ở quy mô nhỏ. Hiệu quả phải cao, nếu không bạn không thể đảm bảo sẽ tăng thêm chi phí cho quy trình.”
Bà nói thêm rằng công nghệ này có thể đặc biệt hữu ích cho các cộng đồng nhỏ hơn, nhiều cộng đồng trong số đó có động cơ giảm thiểu chất thải và tác động của chúng đến khí hậu.
Nhóm WSU đang làm việc với Clean-Vantage, một công ty khởi nghiệp công nghệ sạch có trụ sở tại Richland hoạt động trong lĩnh vực tiền xử lý, cũng như với Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL), đang thực hiện phân tích kinh tế kỹ thuật của quy trình mới .
Các nhà nghiên cứu hiện đang mở rộng quy mô công việc tại cơ sở thí điểm của họ đặt tại WSU Tri-city để chứng minh thêm quy trình.
>> Tham khảo: Các tế bào được lập trình lại để tạo ra các polyme tổng hợp; cũng làm cho chúng kháng virus.
Họ cũng đang nghiên cứu cách chuyển đổi hiệu quả khí sinh học thành khí tự nhiên tái tạo có giá trị hơn bằng một quá trình xử lý sinh học mới.
Mặc dù khí sinh học có thể được sử dụng để sản xuất điện, nhưng việc sản xuất khí tự nhiên tái tạo có thể cho phép các cộng đồng nông thôn sản xuất nhiên liệu vận tải địa phương để cung cấp nhiên liệu cho các phương tiện giao thông đô thị của họ.
Công trình được tài trợ bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
