نشرت الدراسة التجريبية في Chemical Engineering Journal، ووصف فريق البحث طريقة تجمع بين معالجة أولية للهَمأة ثم الهضم اللاهوائي التقليدي وترقية حيوية للغاز الناتج. وفقًا للباحثين، أدت المعالجة الأولية إلى إنتاج 200% أكثر من الغاز الطبيعي المتجدد مقارنة بالممارسات الحالية وخفّضت تكلفة التخلص النهائي بنحو 50%، ويمكن للتقنية تحويل ما يصل إلى 80% من الحمأة إلى مادة ذات قيمة.
توفر النتائج أهمية عملية 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 الدفيئة سنويًا. كما يوجد نحو 15,000 محطة معالجة في البلاد، ويستخدم نحو نصفها عملية الهضم اللاهوائي التي تبقى غير فعّالة في إزالة بعض الجزيئات المعقدة.
اشتملت الخطوة الأولية على حرارة وضغط عالٍ مع إضافة كمية صغيرة من الأكسجين لتفكيك البوليمرات الطويلة، وخفضت تكلفة المعالجة من $494 إلى $253 لكل طن من المواد الصلبة الجافة. بعد المعالجة استخدم الفريق سلالة بكتيرية جديدة لترقية الغاز الحيوي، فحوّلت ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين إلى ميثان بنسبة نقاوة وصلت إلى 99%.
سجل الباحثون السلالة كبراءة اختراع ويعملون مع مكتب الابتكار وريادة الأعمال في Washington State University وشريك صناعي لتوسيع نطاق العملية، مع مساهمة Pacific Northwest National Laboratory وClean-Vantage LLC وتمويل من مكتب تقنيات الطاقة الحيوية في US Department of Energy.
كلمات صعبة
- الهضم — تحليل المواد العضوية بواسطة بكتيريا بدون أكسجينالهضم اللاهوائي
- معالجة — تنظيف أو تغيير مواد لتقليل الملوثاتمعالجة أولية
- ترقية — تحويل غازات أو منتجات إلى قيمة أعلىترقية حيوية
- الغاز الحيوي — غاز ينتج من تحلل النفايات العضوية
- نقاوة — نسبة المادة النقية في خليط أو غاز
- براءة اختراع — حق قانوني يحمي اختراع جديد لفترة محددة
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- كيف يمكن لتقنية تحويل الحمأة إلى غاز حيوي أن تؤثر على تكلفة إدارة النفايات في منطقتك؟ اذكر سببين.
- ما التحديات التي قد تواجه محطات معالجة مياه الصرف عند تطبيق هذه الطريقة على نطاق واسع؟
- هل تعتقد أن تسجيل السلالة كبراءة اختراع سيؤثر على نشر التقنية بسرعة أم سيحدّها؟ لماذا؟
