Zamknięcie pętli: oczyszczanie ścieków będzie bardziej zrównoważone i niemal pozbawione śladu węglowego
Zakłady oczyszczania ścieków to jedne z najdroższych sektorów pod względem wymogów energetycznych. Przeznaczają one dużą ilość energii na uzdatnianie ścieków do ponownego użytku lub utylizacji w środowisku. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej, w 2040 r. globalne zużycie energii na potrzeby gromadzenia i oczyszczania ścieków będzie pochłaniać ponad 60 % więcej energii elektrycznej niż w 2014 r., jako że ilość ścieków, które trzeba oczyścić, rośnie.
Usuwanie odpadów, wykorzystywanie zasobów
Ważne jest, by postrzegać zakłady oczyszczania ścieków nie tylko jako miejsca utylizacji odpadów, ale też jako placówki umożliwiające odzyskiwanie zasobów. Oznacza to, że mogą one wytwarzać czystą wodę, odzyskiwać składniki odżywcze i bezpieczne materiały, a także ograniczać zależność od paliw kopalnych poprzez energooszczędne procesy i wytwarzanie energii odnawialnej. Innowatorzy z całej Europy zajmujący się systemami oczyszczania ścieków połączyli swe siły w finansowanym przez UE projekcie SMART-Plant, aby zbadać, w jaki sposób można zmodernizować technologie odzyskujące wartościowe materiały ze ścieków w celu wytworzenia produktów gotowych do wprowadzenia na rynek, by włączyć te technologie do istniejących planów oczyszczania ścieków. Ponadto w ramach projektu opracowano nowe systemy monitorowania zużycia energii oraz śladu węglowego oczyszczania ścieków.
Inteligentne technologie odzyskiwania materiałów
„Twórcy projektu SMART-Plant opracowali innowacyjne i przyjazne dla środowiska rozwiązania dowodzące tego, w jaki sposób dostawcy mediów mogą przekształcić swe zakłady oczyszczania ścieków w zakłady odzyskiwania zasobów, ograniczyć zużycie energii i ślad węglowy, a także przeprowadzić cyfryzację swych operacji”, zauważa koordynator projektu, Francesco Fatone. W ramach projektu przedstawiono działanie różnych technologii (SMARTechs) w siedmiu pilotażowych zakładach. W Holandii partnerzy projektu opracowali proces oddzielania celulozy z napływających ścieków i przekształcania jej w czyste włókna celulozowe. Z kolei w Izraelu partnerzy zaprezentowali opatentowany anaerobowy biofiltr przekształcający ścieki w energię odnawialną (biogaz). Hiszpańscy partnerzy projektu przedstawili proces zwany SCEPPHAR, który polega na oczyszczaniu ścieków i jednoczesnym odzyskiwaniu produktów (nawet do 50 % fosforu i szlamu wzbogaconego PHA, najbardziej obiecującymi biopolimerami będącymi odpowiednikami tworzyw sztucznych na bazie ropy naftowej). Z kolei program pilotażowy w Zjednoczonym Królestwie zademonstrował proces wymiany jonów służący do odzyskiwania amoniaku i fosforu ze ścieków wtórnych do ewentualnego ponownego wykorzystania w branży chemicznej i przy produkcji nawozów. We Włoszech w programach SCENA i SCEPPHAR zajęto się uzdatnianiem szlamu bogatego w azot i fosfor. Autorom programów udało się usunąć do 85 % azotu, odzyskać fosfor w formie struwitu oraz wytworzyć szlam wzbogacony PHA, zmniejszając przy tym koszty energii o nawet 20 %. Tymczasem w Grecji trwają prace nad połączeniem hydrolizy termicznej z programem SCENA, aby uzdatniać wodę pozostałą po szlamie i zawierającą duże ilości amoniaku. Zasoby pozyskane z wykorzystaniem technologii SMARTechs (celuloza, składniki odżywcze oraz PHA) są przekształcane w produkty poprzez zastosowanie dwóch technologii „SMARTechs na dalszym etapie procesu”. Pierwsza z tych technologii opiera się na użyciu materiałów zawierających celulozę i PHA do produkcji biokompozytowego plastiku, który może znaleźć zastosowanie w przemyśle budowlanym lub w produkcji towarów konsumenckich. Druga technologia polega na dynamicznym kompostowaniu, wskutek którego wytwarza się zdatny do użytku komercyjnego nawóz lub biopaliwo ze szlamu bogatego w celulozę i fosfor.
Usunięcie przeszkód na drodze do oczyszczania ścieków w obiegu zamkniętym
Sektor wodny odgrywa ważną rolę w powstającej gospodarce o obiegu zamkniętym, która pomaga utrzymać zasoby w użyciu tak długo, jak to możliwe. „Twórcy projektu SMART-Plant uważają, że dostawcy mediów mogą stać się siłami napędowymi gospodarki o obiegu zamkniętym, jeśli operatorzy zastąpią niepewność i sceptycyzm ogólnym pozytywnym podejściem do ekologicznych i innowacyjnych rozwiązań w zakresie odzyskiwania odpadów”, wyjaśnia Fatone. Aby to osiągnąć, partnerzy projektu zaprosili do współpracy lokalnych dostawców wody w ramach pilotażowych instalacji na dużą skalę, zapewniając im szkolenia i instrukcje obsługi. „Pomogło to operatorom dostrzec, w jaki sposób systemy odzyskiwania zasobów mogą stopniowo zmienić proces zarządzania ściekami bez zakłócania istniejących obecnie aktywów i sposobów działania”, zauważa Fatone. Szeroka gama technologii wykorzystanych w projekcie ujawnia, że ścieków nie należy traktować jak odpady, ale raczej jak zasoby.
Słowa kluczowe
SMART-Plant, oczyszczanie ścieków, odzyskiwanie zasobów, PHA, celuloza, gospodarka o obiegu zamkniętym, azot, biogaz, fosfor