Cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura), desenvolveram um método inovador movido a energia photo voltaic para transformar o lodo de esgoto-um subproduto do tratamento de águas residuais-em hidrogênio verde para energia limpa e proteína de célula única para alimentos para animais.
Publicado em Água da naturezao método de lodo a alimentar e combustível aborda dois desafios globais pressionados: gerenciar resíduos e geração de recursos sustentáveis. Isso se alinha ao objetivo da NTU de enfrentar os maiores desafios da Humanidade, como mudanças climáticas e sustentabilidade.
As Nações Unidas estima que cerca de 2,5 bilhões de pessoas morarão em cidades até 2050. Juntamente com o crescimento de cidades e indústrias, aumenta um aumento no lodo de esgoto, o que é notoriamente difícil de processar e descartar devido à sua complexa estrutura, composição e contaminantes, como metais pesados e patógenos.
Segundo a ONU-Habitat, mais de 100 milhões de toneladas de lodo de esgoto são geradas globalmente a cada ano, uma quantia que está aumentando anualmente. No entanto, métodos comuns de descarte-como incineração ou aterro-são demorados, com eficiência energética e contribuem para a poluição ambiental.
Para enfrentar o problema do lodo de esgoto indesejado e difícil de tratar, os pesquisadores da NTU criaram um processo de três etapas que integra técnicas mecânicas, químicas e biológicas.
Os testes de prova de conceito revelaram que o processo da equipe da NTU é mais eficiente do que as técnicas convencionais, como digestão anaeróbica-através da qual as bactérias quebram resíduos orgânicos para produzir biogás e resíduos ricos em nutrientes. Ele recupera significativamente mais recursos, take away completamente os contaminantes de metais pesados, possui uma pegada ambiental menor e oferece melhor viabilidade econômica.
O pesquisador líder associado Li Hong, da Escola de Engenharia Mecânica e Aeroespacial (MAE) da NTU e do Instituto de Pesquisa em Energia, disse: “Nosso método transforma o desperdício em recursos valiosos, reduzindo os danos ambientais e criando energia renovável e alimentos sustentáveis. Isso exemplifica a economia round e contribui para um futuro mais verde”.
Co-lead researcher Professor Zhou Yan from NTU’s Faculty of Civil and Environmental Engineering (CEE) and Nanyang Atmosphere and Water Analysis Institute (NEWRI) stated, “Our solar-powered course of demonstrates how we are able to sort out a number of challenges without delay — turning a troublesome waste product into clear vitality and nutritious protein. By integrating mechanical, chemical, and organic approaches, our technique has efficiently addressed air pollution and useful resource shortage, providing a brand new sustainable technique in Gerenciamento de águas residuais. “
Processo de três etapas da NTU
O processo começa quebrando mecanicamente o lodo de esgoto. Um tratamento químico separa metais pesados nocivos de materiais orgânicos, incluindo proteínas e carboidratos.
Em seguida, um processo eletroquímico movido a energia photo voltaic usa eletrodos especializados para transformar os materiais orgânicos em produtos valiosos, como o ácido acético-um ingrediente-chave para indústrias de alimentos e produtos farmacêuticos-e gás hidrogênio, uma fonte de energia limpa.
Finalmente, Bacte ativado pela luzRia são introduzidos na corrente líquida processada. Essas bactérias convertem nutrientes em proteína de célula única, adequada para ração animal.
Ecológico, econômico e escalável
Os testes de laboratório mostraram que o novo método recupera 91,4 % do carbono orgânico em lodo de esgoto e converte 63 % do carbono orgânico em proteína de célula única sem produzir subprodutos nocivos. Em comparação, a digestão anaeróbica tradicional normalmente se recupera e converte cerca de 50 % dos materiais orgânicos em lodo de esgoto.
O processo movido a energia photo voltaic atinge uma eficiência energética de 10 %, gerando até 13 litros de hidrogênio por hora usando a luz photo voltaic, que é cerca de 10 % mais eficiente em termos de energia do que os métodos convencionais de geração de hidrogênio.
O processo da NTU reduz as emissões de carbono em 99,5 % e o uso de energia em 99,3 % em comparação com os métodos tradicionais. Também elimina metais pesados prejudiciais do lodo, que de outra forma seriam descartados sem tratamento adequado, tornando o processo uma escolha ambientalmente amigável.
O primeiro autor, Dr. Zhao Hu, pesquisador da Escola de Mae, disse: “Esperamos que nosso método proposto mostre a viabilidade de gerenciar o desperdício de forma sustentável e mude como o lodo de esgoto é percebido – do desperdício para um recurso valioso que suporta energia limpa e produção sustentável de alimentos”.
A equipe de pesquisa da NTU acrescentou que, embora o processo recém -desenvolvido seja promissor, são necessários mais estudos para determinar se pode ser ampliado. Um desafio importante é o custo do uso de um processo eletroquímico para quebrar completamente os materiais orgânicos e extrair todos os metais pesados de resíduos. Além disso, projetar um sistema complexo para uma instalação de tratamento de águas residuais aumenta a dificuldade.
