اختبر فريق بحثي من جامعة ولاية واشنطن تقنية المعالجة المسبقة التي يقولون إنها تحسن تحويل حمأة الصرف الصحي إلى غاز حيوي.
يضيف هذا النهج خطوة إضافية إلى العلاجات النموذجية ويستخدم بخارًا عالي الضغط يحتوي على الأكسجين لتفكيك حمأة الصرف الصحي. وجدوا أنهم كانوا قادرين على تحويل أكثر من 85٪ من المواد العضوية إلى غاز حيوي ، والذي يمكن استخدامه لإنتاج الكهرباء أو ترقيته إلى الغاز الطبيعي المتجدد (RNG) لشبكة الغاز الطبيعي أو للاستخدام المحلي.
تؤدي إضافة خطوة المعالجة الجديدة إلى تحسين التحويل اللاهوائي لحمأة مياه الصرف الصحي في منشأة معالجة مياه الصرف الصحي من معدل التحويل الحالي الذي يقل عن 50٪ ، وقد أنتجوا 98٪ أكثر من الميثان بشكل عام مقارنة بالممارسة الحالية.
تم تفصيل النهج في المجلة إدارة المخلفات.
قالت بيرجيت أرينج ، الأستاذة في مدرسة جين وليندا فويلاند للهندسة الكيميائية والهندسة الحيوية ، التي قادت العمل: "لقد ثبت أنها فعالة للغاية ، وهذا مثير للغاية". يمكن أن يكون هذا قابلاً للتطبيق ويمكن أن نبدأ في استكشافه في ولاية واشنطن. عدم إهدار النفايات ولكن استخدام إمكاناتها بدلاً من ذلك له مزايا كبيرة ".
حمأة الصرف الصحي ليست منتجًا مطلوبًا. تستخدم حوالي نصف محطات معالجة مياه الصرف الصحي في الولايات المتحدة الهضم اللاهوائي لتقليل هذه النفايات ، لكن العملية ، التي تقوم فيها الميكروبات بتفكيك النفايات ، غير فعالة. عادة ما ينتهي الأمر بالحمأة المتبقية ، التي تسمى المخلفات الصلبة الحيوية ، في مدافن النفايات.
تستخدم مرافق معالجة مياه الصرف الصحي أيضًا كميات كبيرة من الكهرباء لتنظيف مياه الصرف الصحي البلدية. غالبًا ما يكونون أكبر مستخدم للكهرباء في مجتمع صغير.
"إذا تمكنوا من إنتاج الكهرباء الخاصة بهم أو لبعض المصانع الكبيرة ، وإنتاج الغاز الطبيعي المتجدد وإضافته إلى شبكة الغاز الطبيعي ، فيمكنهم عندئذٍ تقليل استخدام الوقود الأحفوري. قال أرينج ، وهو أيضًا عضو هيئة التدريس في مختبر المنتجات الحيوية والعلوم والهندسة في WSU Tri-Cities ، "بدأنا هنا الانتقال إلى فكرة الاقتصاد الدائري".
من أجل دراستهم ، عالج فريق البحث بجامعة WSU الحمأة عند درجة حرارة وضغط مرتفعين بالأكسجين المضاف قبل عملية الهضم اللاهوائي. تعمل الكمية الصغيرة من الأكسجين تحت ظروف الضغط المرتفع كعامل مساعد على تكسير البوليمرات في المادة.
كان باحثو WSU يدرسون عملية المعالجة المسبقة هذه لعدة سنوات ، ويستخدمونها لتحطيم القش والمواد الخشبية. لم يكونوا متأكدين من أن العملية ستعمل مع التركيبة المختلفة لحمأة الصرف الصحي ، مثل الدهون والبروتينات ، لكنهم فوجئوا بشكل إيجابي.
قال أرينج: "هذا ليس حلاً عالي التقنية للغاية". "إنه في الواقع حل يمكن أن يكون مفيدًا حتى على نطاق صغير. يجب أن تكون الكفاءة عالية وإلا لا يمكنك ضمان إضافة التكاليف الإضافية إلى العملية ".
وأضافت أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون مفيدة بشكل خاص للمجتمعات الأصغر ، والعديد منها متحمس لتقليل النفايات وتأثيرها على المناخ.
يعمل فريق WSU مع Clean-Vantage ، وهي شركة ناشئة للتكنولوجيا النظيفة مقرها ريتشلاند تنشط في مجال المعالجة المسبقة ، وكذلك مع مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني (PNNL) ، الذي يقوم بتحليل اقتصادي تقني للعملية الجديدة .
يقوم الباحثون الآن بتوسيع نطاق العمل في منشأتهم التجريبية الموجودة في WSU Tri-Cities لإثبات العملية بشكل أكبر. وهم يدرسون أيضًا كيفية تحويل الغاز الحيوي بكفاءة إلى غاز طبيعي متجدد أكثر قيمة من خلال عملية حيوية جديدة. بينما يمكن استخدام الغاز الحيوي لإنتاج الكهرباء ، فإن إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد يمكن أن يسمح للمجتمعات الريفية بإنتاج وقود النقل المحلي لتزويد مركباتهم البلدية بالوقود.
تم تمويل العمل من قبل وزارة الطاقة الأمريكية.
