Inovatívny postup umožní premeniť splašky na krmivo a zelený vodík

Všetky mestá na svete produkujú splaškové kaly – hustú organickú špinu, ktorá zostala po čistení odpadových vôd. Každý rok sa na celom svete nahromadí viac ako 100 miliónov ton tohto suchého kalu, ktorý upcháva zariadenia na úpravu a jeho spracovanie stojí miliardy. No čo keby sa tento odpad mohol stať krmivom alebo palivom? Vedci vyvinuli systém, ktorý robí presne to.

V prelomovej štúdii publikovanej v časopise Nature Water výskumníci vytvorili solárny proces, ktorý premieňa splaškové kaly na dva cenné zdroje: jednobunkový proteín, ktorý možno použiť ako krmivo pre zvieratá, a zelený vodík, čo je čisté palivo. Splaškový kal obsahuje organické látky, živiny ako dusík a fosfor a zmes ťažkých kovov. V súčasnosti to spôsobuje problém: je príliš zahustený na to, aby sa rýchlo rozpadol, a príliš kontaminovaný, aby sa dal ďalej použiť. Pri jeho spaľovaní sa uvoľňujú toxické chemikálie a kompostovanie trvá veľmi dlho.

Tím výskumníkov pod vedením Technologickej univerzity Nanyang v Singapure prišiel na spôsob, ako splaškové kaly rozložiť na užitočné zložky s takmer nulovým odpadom. Nie je to jednoduchý proces, využíva kombináciu mechanického mletia, elektrochemických reakcií a baktérií, ale týmto prístupom možno obnoviť takmer všetok uhlík a živiny a premeniť ich na hodnotné produkty. Proces funguje v troch etapách.

V prvom kroku vedci podrobili kal intenzívnemu procesu mletia s trochou alkalického katalyzátora (ako je hydroxid draselný). Kal sa tak rozdrví na molekulárnej úrovni, čo uľahčuje extrakciu užitočných zložiek a zároveň zachytáva ťažké kovy v pevnej forme na bezpečnú likvidáciu. Potom sa rozpustený organický materiál posiela cez systém elektrolýzy poháňaný obnoviteľnou slnečnou energiou. Na anóde organická hmota prechádza elektrochemickou oxidáciou, pričom vznikajú prchavé mastné kyseliny – najmä kyselina octová, kľúčový stavebný prvok pri výrobe mikrobiálnych potravín. Na katóde sa voda štiepi a vytvára zelený vodík ako čistý zdroj energie.

Nakoniec sa kyselina octová a ďalšie výsledné zložky podávajú mikróbom (konkrétne purpurovým fototrofným baktériám). Tie premieňajú kyselinu na bielkoviny, ktoré sa potom môžu použiť ako krmivo pre zvieratá. Nie je to prvýkrát, čo sa objavil nápad využiť kal na niečo užitočné. V tomto prípade sú však výsledky prekvapivé. Viac ako 91 % celkového organického uhlíka v kale sa získa a premení na užitočné produkty a 63 % uhlíka sa premení na jednobunkové bielkoviny. Emisie CO₂ sa v porovnaní s bežnými technikami spracovania kalu, ako je anaeróbna digescia, znižujú o 99,5 %.

Množstvo splaškových kalov, ktoré produkujeme, prudko stúpa. Väčšina tohto kalu sa buď vyhodí na skládky, spáli, alebo sa nechá hniť v čistiarňach. Táto nová metóda premieňa odpad na zdroje, znižuje environmentálnu záťaž a zároveň uzatvára kruh v produkcii odpadu.

Technológia je navrhnutá tak, aby bola modulárna a prispôsobiteľná. Elektrolýzu poháňanú slnečnou energiou a mikrobiálnu fermentáciu možno integrovať do existujúcich čistiarní odpadových vôd, čím sa zníži potreba rozsiahlej rekonštrukcie infraštruktúry. Ak sa táto inovácia osvedčí vo veľkom rozsahu, mohla by zmeniť spôsob, ako mestá nakladajú s odpadom – odpadové vody by sa stali udržateľným zdrojom, a nie rastúcou záťažou.

Zdroj: zmescience.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}