Ο καθαρισμός του νερού σε μια σύγχρονη μονάδα επεξεργασίας αστικών λυμάτων περιλαμβάνει την απομάκρυνση ανεπιθύμητων χημικών, αιωρούμενων στερεών και αερίων από μολυσμένο νερό. arhendrix / Shutterstock.com

Η ομάδα μου ανακάλυψε μια άλλη χρήση για φούρνους μικροκυμάτων που θα σας εκπλήξει.

Τα βιοστερίδια - κυρίως νεκρά βακτήρια - από εγκαταστάσεις αποχέτευσης απορρίπτονται συνήθως σε χώρους υγειονομικής ταφής. Ωστόσο, είναι πλούσια σε θρεπτικά συστατικά και μπορούν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν ως λιπάσματα. Όμως οι αγρότες δεν μπορούν απλώς να αντικαταστήσουν τα κανονικά λιπάσματα που χρησιμοποιούν στο γεωργικό έδαφος με αυτά τα βιο-στερεά. Ο λόγος είναι ότι συχνά μολύνονται με τοξικά βαρέα μέταλλα όπως το αρσενικό, ο μόλυβδος, ο υδράργυρος και το κάδμιο από τη βιομηχανία. Αλλά η απόρριψή τους στους χώρους υγειονομικής ταφής σπαταλά πολύτιμους πόρους. Λοιπόν, ποια είναι η λύση;

Είμαι περιβαλλοντικός μηχανικός και ειδικός στην επεξεργασία λυμάτων. Οι συνάδελφοί μου και εγώ έχουμε καταλάβει πώς να αντιμετωπίσουμε αυτά τα βιοσυστίδια και να αφαιρέσουμε βαρέα μέταλλα, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια ως λίπασμα.

Πώς τα εργοστάσια επεξεργασίας καθαρίζουν τα λύματα

Τα λύματα περιέχουν οργανικά απόβλητα όπως πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπη, έλαια και ουρία, τα οποία προέρχονται από τρόφιμα και ανθρώπινα απόβλητα που ξεπλένουμε στους νεροχύτες και τις τουαλέτες. Μέσα σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας, τα βακτήρια αποσυνθέτουν αυτά τα οργανικά υλικά, καθαρίζοντας το νερό που στη συνέχεια απορρίπτεται σε ποτάμια, λίμνες ή ωκεανούς.

Τα βακτήρια δεν κάνουν τη δουλειά για τίποτα. Επωφελούνται από αυτήν τη διαδικασία πολλαπλασιάζοντας καθώς τρώνε ανθρώπινα απόβλητα. Μόλις αφαιρεθεί το νερό από τα απόβλητα, αυτό που απομένει είναι ένα συμπαγές κομμάτι βακτηριδίων που ονομάζεται βιολογικά στερεά.

Αυτό περιπλέκεται από το γεγονός ότι οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων δέχονται όχι μόνο οικιακά λύματα αλλά και βιομηχανικά λύματα, συμπεριλαμβανομένου του υγρού που διαρρέει από στερεά απόβλητα σε χώρους υγειονομικής ταφής - που ονομάζεται έκπλυση - το οποίο είναι μολυσμένο με τοξικά μέταλλα όπως αρσενικό, μόλυβδο, υδράργυρο και κάδμιο. Κατά τη διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων, τα βαρέα μέταλλα προσελκύονται στα βακτήρια και συσσωρεύονται στις επιφάνειές τους.

Εάν οι αγρότες εφαρμόσουν τα βιο-στερεά σε αυτό το στάδιο, αυτά τα μέταλλα θα διαχωριστούν από τα βιο-στερεά και θα μολύνουν την καλλιέργεια για ανθρώπινη κατανάλωση. Όμως, η αφαίρεση βαρέων μετάλλων δεν είναι εύκολη, διότι οι χημικοί δεσμοί μεταξύ βαρέων μετάλλων και βιοσιδίων είναι πολύ ισχυροί.

Ο Γκάνγκ Τσεν μικροκυμάζει μερικά βιοσόλη, διαχωρίζοντας το οργανικό υλικό από τα τοξικά μέταλλα. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA

Τα απόβλητα μικροκυμάτων απελευθερώνουν βαρέα μέταλλα

Συμβατικά, αυτά τα μέταλλα αφαιρούνται από τα βιο-στερεά χρησιμοποιώντας χημικές μεθόδους που περιλαμβάνουν οξέα, αλλά αυτό είναι δαπανηρό και δημιουργεί πιο επικίνδυνα απόβλητα. Αυτό έχει ασκηθεί σε μικρή κλίμακα σε ορισμένους γεωργικούς τομείς.

Μετά από έναν προσεκτικό υπολογισμό της ενεργειακής απαίτησης για την απελευθέρωση των βαρέων μετάλλων από τα προσκολλημένα βακτήρια, έψαξα γύρω από όλες τις πιθανές πηγές ενέργειας που μπορούν να παρέχουν αρκετά για να σπάσουν τους δεσμούς, αλλά όχι πάρα πολύ για να καταστρέψουν τα θρεπτικά συστατικά στα βιο-στερεά. Τότε είχα δει παραδόξως το φούρνο μικροκυμάτων στην κουζίνα του σπιτιού μου και άρχισα να αναρωτιέμαι αν η φούρνος μικροκυμάτων ήταν η λύση.

Η ομάδα μου και εγώ δοκιμάσαμε εάν το μικροκύμα των βιοσολιδίων θα σπάσει τους δεσμούς μεταξύ βαρέων μετάλλων και βακτηριακών κυττάρων. Ανακαλύψαμε ότι ήταν αποτελεσματικό και φιλικό προς το περιβάλλον. Το έργο ήταν δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cleaner Production. Αυτή η ιδέα μπορεί να προσαρμοστεί σε βιομηχανική κλίμακα χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα για την παραγωγή μικροκυμάτων.

Αυτή είναι μια λύση που πρέπει να είναι επωφελής για πολλούς ανθρώπους. Για παράδειγμα, οι διαχειριστές εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων θα μπορούσαν δυνητικά να κερδίσουν έσοδα πωλώντας τα βιοσυστήματα αντί να πληρώνουν τέλη διάθεσης για το υλικό που θα απορριφθεί στους χώρους υγειονομικής ταφής.

Biosolids μετά τη συλλογή από εγκατάσταση επεξεργασίας αποβλήτων. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA

Είναι μια καλύτερη στρατηγική για το περιβάλλον, διότι όταν εναποτίθενται βιολογικά στερεά σε χώρους υγειονομικής ταφής, τα βαρέα μέταλλα διαρρέουν σε έκπλυση υγειονομικής ταφής, το οποίο στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Τα βαρέα μέταλλα μετακινούνται έτσι μεταξύ των εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων και των χώρων υγειονομικής ταφής σε έναν ατελείωτο βρόχο. Αυτή η έρευνα σπάει αυτόν τον κύκλο διαχωρίζοντας τα βαρέα μέταλλα από τα βιο-στερεά και ανακτώντας τα. Οι αγρότες θα επωφεληθούν επίσης από φθηνά οργανικά λιπάσματα που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τα χημικά συνθετικά, διατηρώντας πολύτιμους πόρους και προστατεύοντας το οικοσύστημα.

Είναι αυτό το τέλος? Οχι ακόμα. Μέχρι στιγμής μπορούμε να αφαιρέσουμε μόνο το 50% των βαρέων μετάλλων, αλλά ελπίζουμε να το μεταφέρουμε στο 80% με βελτιωμένα πειραματικά σχέδια. Η ομάδα μου πραγματοποιεί επί του παρόντος μικρά πειράματα εργαστηρίου και πεδίου για να διερευνήσει εάν η νέα μας στρατηγική θα λειτουργήσει σε μεγάλη κλίμακα.

Ένα μάθημα που θα ήθελα να μοιραστώ με όλους: Να είστε προσεκτικοί. Για οποιοδήποτε πρόβλημα, η λύση μπορεί να βρίσκεται ακριβώς γύρω σας, στο σπίτι σας, στο γραφείο σας, ακόμη και στις συσκευές που χρησιμοποιείτε.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Gang Chen, Καθηγητής Πολιτικών Μηχανικών & Μηχανικών Περιβάλλοντος, FAMU-FSU College of Engineering

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

βιβλία_επιστήμη