シンガポールのナンヤン技術大学（NTUシンガポール）の科学者は、下水スラッジ--廃水処理の副産物-- --をクリーンエネルギーと動物飼料用のシングルセルタンパク質の緑水素に変換するための革新的な太陽電池式の方法を開発しました。
で公開自然の水、スラッジからフードと燃料の方法は、廃棄物の管理と持続可能なリソースの生成という2つの差し迫ったグローバルな課題に取り組んでいます。これは、気候変動や持続可能性など、Humanityの最大の課題を扱うというNTUの目標と一致しています。
国連は、2050年までに約25億人が都市に住むと推定しています。都市や産業の成長とともに、重金属や病原体などの複雑な構造、組成、および汚染物質が複雑な構造、組成、汚染物質を処理および処分することは有名です。
UN-Habitatによると、毎年世界中で1億トン以上の下水汚泥が生成されており、毎年増加しています。ただし、焼却や埋め立て地などの一般的な処分方法-- --は時間がかかり、エネルギーが効率的であり、環境汚染に貢献しています。
不要で下水スラッジの治療が困難な問題に取り組むために、NTUの研究者は、機械的、化学的、および生物学的技術を統合する3段階の太陽駆動プロセスを作成しました。
概念実証テストにより、NTUチームのプロセスは、細菌が有機廃棄物を分解してバイオガスや栄養豊富な残基を生成するような嫌気性消化--のような従来の技術よりも効率的であることが明らかになりました。大幅に多くのリソースを回復し、重金属の汚染物質を完全に除去し、環境フットプリントが小さくなり、経済的な実現可能性を向上させます。
NTUの機械および航空宇宙工学部（MAE）のリード研究者准教授Li Hongは、「私たちの方法は廃棄物を貴重な資源に変え、再生可能エネルギーと持続可能な食品を生み出しながら環境損傷を減らします。
NTUの土木および環境工学部（CEE）およびナニャン環境研究所（Newri）の共同主導の研究者Zhou Yan教授は、「私たちの太陽駆動のプロセスは、困難な廃棄物をクリーンエネルギーと栄養のあるプロトコンに慣れさせ、栄養価の高い廃棄物をクリーンエネルギーと栄養を積極的にアドバイスする方法を一度に複数の課題に取り組むことができる--}困難な廃棄物をクリーンエネルギーに変える方法を示しています。希少性、廃水管理における新しい持続可能な戦略を提供します。」
NTUの3段階のプロセス
このプロセスは、下水汚泥を機械的に分解することから始まります。化学処理は、有害な重金属とタンパク質や炭水化物を含む有機材料と分離します。
次に、太陽駆動の電気化学プロセスでは、特殊な電極を使用して、有機材料を酢酸などの貴重な製品に変換します--食品および医薬品産業の重要な成分--およびクリーンエネルギー源である水素ガス。
最後に、明るいバクトリア加工された液体ストリームを紹介します。これらの細菌は、栄養素を動物飼料に適した単一細胞タンパク質に変換します。
環境にやさしく、費用対効果が高く、スケーラブルです
ラボテストでは、新しい方法が下水スラッジの有機炭素の91.4％を回復し、有害な副産物を生成することなく有機炭素の63％を単一細胞タンパク質に変換することを示しました。それに比べて、従来の嫌気性消化は通常、下水スラッジの有機材料の約50％を回復し、変換します。
太陽電池式のプロセスは、10％のエネルギー効率を達成し、日光を使用して1時間あたり最大13リットルの水素を生成します。これは、従来の水素生成方法よりも約10％エネルギー効率が高くなります。
NTUプロセスは、従来の方法と比較して、炭素排出量を99.5％削減し、エネルギー使用を99.3％削減します。また、スラッジから有害な重金属を排除します。スラッジは、そうでなければ適切な処理なしで廃棄され、環境に優しい選択になります。
メイスクールの研究員であるZhao Hu博士は、「私たちの提案された方法が、廃棄物を持続可能に管理する実行可能性を示し、下水スラッジが廃棄物からクリーンエネルギーと持続可能な食料生産をサポートする貴重な資源にどのように認識されるかをシフトすることを示していることを願っています」と述べました。
NTUの調査チームは、新しく開発されたプロセスは有望であるが、それを拡大できるかどうかを判断するには、より多くの研究が必要であると付け加えました。重要な課題は、電気化学プロセスを使用して有機材料を完全に分解し、すべての重金属を廃棄物から抽出するコストです。さらに、廃水処理施設用の複雑なシステムを設計すると、難易度が高まります。