Нова техніка може прискорити виробництво відходів до метану

Інженери Альбертського університету знайшли спосіб перетворити відходи жиру, олії та жиру на постійне постачання відновлюваної енергії.

У своєму недавньому дослідженні студент магістерської програми з охорони навколишнього середовища Баппі Чоудхурі та його колеги виявили, що додавання струмопровідних матеріалів до відходів може потенційно перетворити їх на надійну сировину, що дозволяє забезпечити швидкість виробництва до 70 відсотків більше біометану - відновлюваного джерела енергії - із суміші жиру, олії та жиру та звичайних харчових відходів в анаеробному кишці.

Насичені жиром відходи надзвичайно повільно руйнуються, утворюючи бар'єри, що стримують перетравлення мікроорганізмів або спливають на поверхню в установках для переробки відходів, які в процесі збирають біометан. Незважаючи на свій високий енергетичний потенціал - жири складаються з довших вуглецевих ланцюгів, які природним чином перетворюються на природний газ - ці речовини часто потрапляють на звалища, де повільно розкладаються і викидаються в атмосферу, особлива проблема, оскільки метан приблизно в 30 разів потужніший ніж вуглекислий газ як теплоуловлюючий газ.

Результати можуть мати наслідки для муніципалітетів, які борються із засміченням каналізаційних ліній, промислових сільськогосподарських об'єктів, що працюють з відходами тварин, або урядів, які сподіваються зменшити вплив клімату.

"Це може вирішити багато проблем", - сказав Чоудхурі, який був провідним автором дослідження. "Це стійка, відновлювана енергія, адже поки є люди, будуть і харчові відходи".

Гранульований ключ із активованим вугіллям

Провідні матеріали давно використовуються для очищення стічних вод та стічних вод, але лише в останнє десятиліття вони використовуються для стимулювання виробництва біометану.

Така речовина, як гранульоване активоване вугілля - провідний матеріал, найефективніший у новому дослідженні - більш відомий тим, що видаляє сполуки, що впливають на запах та смак обробленої води. Але, за словами Біпро Дхар, професора доцента екологічної інженерії, активоване вугілля може також функціонувати як центр для мікробів, які хочуть скидати або підбирати електрони як частину біохімічних процесів.

"Це може змінити взаємодію мікробів", - сказав Дхар, який керував дослідженнями Чаудхурі. "Це може значно підвищити, наскільки швидко ми можемо розкласти ці органічні речовини і виробляти біометан".

Дослідження також включало додавання харчових відходів до суміші для поліпшення врожайності. Чоудхурі знайшов оптимальний рецепт 70 відсотків харчових відходів - джерела, що надходять із відходів торгового центру HUB в кампусі А-А, і 30 відсотків жиру, олії та жиру від GHD Canada, партнера з промисловості, що базується в Онтаріо. Він випробував два електропровідні матеріали, гранульоване активоване вугілля та магнетит, щоб побачити, який з них працює краще. Перший провідний матеріал скоротив час розкладання з 20 до 25 днів лише до семи.

Є друга причина того, що гранульоване активоване вугілля працює так добре. Мікроби, які природним чином розщеплюють ліпіди та жири, ростуть прямо на провідних матеріалах. Ширший діапазон мікробів залишається в суміші у варочному апараті, забезпечуючи ефективніший розпад, ніж це було б самостійно.

"Стало більше збагачення мікроорганізмів", - сказав Чоудхурі. "На поверхні так багато мікробів, що створює більший баланс".

Зменшення впливу на клімат

Нове дослідження є потенційним фактором, що змінює ситуацію з поводженням з органічними відходами, що становить до 40 відсотків комунальних відходів у Канаді та п’ять відсотків глобальних викидів парникових газів.

Дхар перераховує низку потенційних сценаріїв. Якби жир, олія та жир можна було легко та надійно засвоїти, таке місто, як Едмонтон, може приймати сільськогосподарські відходи або відходи ресторанів для покращення переробки органічних відходів. Сільська птахофабрика може відмовитись від перевезення відходів на сотні кілометрів і вибрати виробництво електроенергії та тепла на місці. Сільська місцевість у країні, що розвивається, може виробляти більше електроенергії з відходів. Оскільки анаеробні зброджувачі можуть працювати в різних масштабах без значної модернізації, це рішення, яке потенційно може бути впроваджено у всьому світі.

Дхар бачить ще одну перевагу у скороченні відходів метану, набагато більш потужного парникового газу, на який багато хто не звертає уваги як на зміну клімату.

"Основною проблемою звалищ є органічні відходи", - сказав Дхар. "Будь-яка органічна речовина врешті-решт розкладеться і буде виробляти газ метан".

У 2015 році Epcor підрахував, що витратив 2 мільйони доларів на очищення 1200 кілометрів каналізації Едмонтона, а також ще 1,6 мільйона доларів на інспекційні лінії по всьому місту. Поки в місті проводяться акції "Зберігай, не наливай", побутовий жир, що закупорює каналізаційні лінії, одного дня може бути зібраний як цінний ресурс.

Спочатку буде потрібно більше роботи, зазначив Дхар. Це означає шукати ще кращі та дешевші електропровідні матеріали, дослідження економічної доцільності та масштабні пілотні проекти.

"Це дуже важливий проект", - сказав Дхар. "У нас величезна кількість жиру, олії та жиру, вироблених по всій країні".