Отчетность в журнале, Управление отходами Исследовательская группа Университета штата Вашингтон протестировала технологию предварительной обработки, добавив дополнительный этап к обычной обработке и используя кислородсодержащий пар высокого давления для расщепления осадка сточных вод. Они обнаружили, что им удалось преобразовать более 85% органического материала в биогаз, который может быть использован для производства электроэнергии или преобразован в возобновляемый природный газ (ГСЧ) для газовой сети или для местного использования.

Добавление новой стадии предварительной обработки улучшает анаэробную конверсию осадка сточных вод на очистных сооружениях по сравнению с текущим показателем конверсии менее 50%, и в целом они производят на 98% больше метана по сравнению с текущей практикой.

"Было показано, что это чрезвычайно эффективно, и это очень интересно", - сказала Биргитте Аринг, профессор Школы химической инженерии и биоинженерии имени Джина и Линды Войланд, которая руководила работой. "Это может быть применимо, и мы могли бы начать изучать это в штате Вашингтон. Не тратить впустую отходы, а вместо этого использовать их потенциал, имеет большие преимущества".

Осадок сточных вод не является востребованным продуктом. Около половины очистных сооружений в США используют анаэробное сбраживание для уменьшения количества этих отходов, но процесс, при котором микробы расщепляют отходы, неэффективен. Оставшийся осадок, называемый биотвердыми веществами, обычно попадает на свалки.

Очистные сооружения также используют большое количество электроэнергии для очистки городских сточных вод. Они часто являются крупнейшими потребителями электроэнергии в небольшом сообществе.

"Если бы они могли производить собственную электроэнергию или для некоторых крупных заводов производить возобновляемый природный газ и добавлять его в сеть природного газа, тогда они могли бы сократить использование ископаемого топлива. Здесь мы начинаем продвигаться к идее экономики замкнутого цикла", - сказал Аринг, который также является преподавателем лаборатории биопродуктов, наук и инженерии в Университете трех городов.

Для своего исследования исследовательская группа WSU обработала осадок при высокой температуре и давлении кислородом, добавленным перед процессом анаэробного сбраживания. Небольшое количество кислорода в условиях высокого давления действует как катализатор, расщепляющий полимеры в материале.

Исследователи WSU изучали этот процесс предварительной обработки в течение нескольких лет, используя его для расщепления соломы и древесных материалов. Они не были уверены, что этот процесс будет работать с различным составом осадка сточных вод, таким как липиды и белки, но были приятно удивлены.

"Это не очень высокотехнологичное решение", - сказал Аринг. "На самом деле это решение, которое может быть полезно даже в небольших масштабах. Эффективность должна быть высокой, иначе вы не сможете гарантировать добавление дополнительных затрат к процессу".

Технология может быть особенно полезна для небольших сообществ, многие из которых заинтересованы в сокращении отходов и их воздействия на климат, добавила она.

Команда WSU сотрудничает с Clean-Vantage, базирующейся в Ричленде компанией, занимающейся разработкой чистых технологий, активно работающей в области предварительной обработки, а также с Тихоокеанской Северо-Западной национальной лабораторией (PNNL), которая проводит технико-экономический анализ нового процесса.

В настоящее время исследователи расширяют масштабы работы на своем пилотном объекте, расположенном в WSU Tri-cities, для дальнейшей демонстрации процесса. Они также изучают, как эффективно преобразовать биогаз в более ценный возобновляемый природный газ с помощью нового биопроцесса. В то время как биогаз может быть использован для производства электроэнергии, производство возобновляемого природного газа может позволить сельским общинам производить местное транспортное топливо для заправки своих муниципальных транспортных средств.

Работа финансировалась Министерством энергетики США.