قدمت الدراسة التجريبية المنشورة في Chemical Engineering Journal نهجًا متكاملاً لمعالجة الحمأة في محطات مياه الصرف، يجمع بين معالجة أولية ميكانيكية-حرارية كيميائية ثم الهضم اللاهوائي التقليدي وترقية حيوية للغاز. أفاد الباحثون أن المعالجة الأولية، التي تعرّض الحمأة لحرارة وضغط عالٍ مع جرعات صغيرة من الأكسجين، تعمل كعامل محفز لتفكيك سلاسل البوليمر الطويلة وإتاحة المواد العضوية للهضم بكفاءة أكبر.
أدت هذه الخطوة إلى زيادة إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد بنسبة 200% مقارنة بالممارسات الحالية، وخفّضت تكلفة المعالجة النهائية بنحو 50%، من $494 إلى $253 لكل طن من المواد الصلبة الجافة. ويمكن للتقنية تحويل ما يصل إلى 80% من الحمأة إلى مادة ذات قيمة، وهو أمر مهم لأن محطات معالجة مياه الصرف تستهلك بين 3% و4% من الطلب الكلي على الكهرباء في الولايات المتحدة وتضيف نحو 21 مليون طن متري من غازات الاحتباس الحراري سنويًا. نحو نصف ما يقرب من 15,000 محطة تستخدم الهضم اللاهوائي التقليدي، الذي يترك جزيئات معقدة وينتج غازًا حيويًّا يحتوي على ثاني أكسيد الكربون والميثان ويكون محدود الفائدة.
بعد المعالجة الأولية، عزَل الفريق سلالة بكتيرية جديدة لترقية الغاز الحيوي؛ هذه السلالة تحوّل ثاني أكسيد الكربون مع الهيدروجين إلى ميثان نقاوتُهُ حوالي 99%. سجّل الباحثون السلالة كبراءة اختراع ويعملون مع مكتب الابتكار وريادة الأعمال في Washington State University وشريك صناعي لتوسيع نطاق العملية. من المساهمين الإضافيين Pacific Northwest National Laboratory وClean-Vantage LLC، وتمويل العمل من مكتب تقنيات الطاقة الحيوية في US Department of Energy.
كلمات صعبة
- حمأة — مادة عضوية متبقية من محطات مياه الصرفالحمأة
- معالجة — إجراء لتغيير أو تنقية مادة أو نفاياتالمعالجة
- هضم — تحلل المواد العضوية بواسطة كائنات حيةالهضم
- لاهوائي — عملية أو حالة تحدث بدون وجود الأكسجيناللاهوائي
- تفكيك — كسر روابط مركبات كبيرة إلى أجزاء أصغر
- ترقية حيوية — تحسين جودة الغاز باستخدام كائنات حية
- براءة اختراع — حق قانوني لحماية اختراع أو اكتشاف
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- ما الفوائد الرئيسية التي قد تحققها محطات مياه الصرف إذا وسّعت استخدام هذا النهج المتكامل؟ اذكر سببين.
- ما التحديات أو المخاطر المحتملة عند تحويل الحمأة إلى مادة ذات قيمة تجارية على نطاق صناعي؟
- كيف يمكن لاستخدام سلالات بكتيرية لترقية الغاز الحيوي أن يؤثر على انبعاثات غازات الاحتباس الحراري؟ اشرح إجابتك.
