Mod netto energispildevandsrensning ved hjælp af nuværende teknologi

Kommunal spildevandsrensning i Europa bruger energi, der svarer til omkring to kraftværker om året – men kunne faktisk generere energien til 12. Det EU-finansierede POWERSTEP-projekt viser, hvordan man gør dette til mere end en drøm.

Mens en stor del af den europæiske spildevandsrensningsindustri, med inkrementelle energieffektiviteter, søger at opnå energineutralitet – hvor behandlingen genererer den samme mængde energi, som den forbruger – peger forskning på, at ambitionsniveauet kan være meget højere.

Undersøgelser peger på, at behandling af spildevand på renseanlæg allerede kunne tilbyde en ny kilde til vedvarende energi, uden at gå på kompromis med ydeevnen. Faktisk, det er blevet beregnet, at den potentielle kemiske energi indeholdt i europæisk kommunalt spildevand er omkring 87 500 GWh om året.

Det EU-finansierede POWERSTEP-projekt (Fuldskala demonstration af energi-positive spildevandsrensningsanlægskoncepter mod markedspenetration) havde til formål at vise, hvordan det er muligt at opnå energipositive spildevandsrensningsanlæg uden andre eksterne vedvarende energikilder, ved kun at bruge slammets kraft.

Det overordnede POWERSTEP-koncept kunne opnås, trække på erfaringer fra seks fuldskala casestudier, fordelt på fire lande, af hvert væsentligt procestrin. drager fordel af inddragelsen af ​​industripartnere, projektet var i stand til at flytte til store demonstrationer, baner vejen for hurtig markedsudrulning og understøtter de deltagende teknologiudbyderes forretningsplaner.

Integrering af teknologier

POWERSTEP blev oprettet for at integrere de forskellige individuelle teknologivurderinger udviklet i casestudierne forud for projektet. Dette gjorde det muligt for forskerne at strømline hele processer såsom modellering og design af behandlingsskemaer, global energi- og varmestyring, carbon fodtryk og integrerede designmuligheder.

Den vigtigste første fase af POWERSTEP spildevandsrensningsanlægskonceptet for at muliggøre energineutralitet, eller endda energi-positivitet, er kulstofudvinding. Udvindingen af ​​kulstofrigt slam (med en udvindingshastighed på 80 procent mulig ved brug af POWERSTEP-teknologi) tillader en kraftig stigning i biogasproduktionen.

Med hensyn til forbedrede behandlingsmetoder til dette formål, holdet undersøgte forbedret kulstofudvinding (forfiltrering), innovative nitrogenfjernelsesprocesser (såsom avanceret kontrol, mainstream deammonifikation, andemadsreaktor), power-to-gas (biogasopgraderinger) med en smart grid tilgang, varme-til-kraft-koncepter (termoelektrisk genvinding i kombinerede varme- og kraftenheder, damp rankine cyklus, varmelagringskoncepter) og innovativ procesvandbehandling (nitritering, membran ammoniakstripning).

Som Dr. Christian Loderer forklarer, "På tværs af EU spildevandsenergi selvforsyning – altså biogasproduktion til elproduktion – er på vidt forskellige niveauer. I nogle lande som Holland og Tyskland, selvforsyningen er høj, men når ikke energineutraliteten på 100 procent (undtagen i meget få tilfælde). Andre lande, især i Østeuropa, har meget lav selvforsyning, mangler 50-80 procent af energipotentialet i deres spildevand."

Dette understreger, at der er en række barrierer, der skal overvindes. Den ene er, at biogas fra vandbehandling endnu ikke er accepteret som vedvarende kvalitetsenergi, i sammenligning med biogas fra energiafgrøder. Dette er på trods af de negative bivirkninger af biogas fra afgrøder, såsom skabelsen af ​​majs monokulturer, overdreven gødning og frigivelse af næringsstoffer til vandmiljøet. Omvendt biogas fra spildevandsslam har ikke disse negative bivirkninger.

At bidrage til den cirkulære økonomi

POWERSTEP, med sine praktiske eksempler på, hvordan man bedst producerer vedvarende energi fra spildevand, bidrager væsentligt til EU's bestræbelser på at omstille sig til den cirkulære økonomi, styret af ambitioner om bæredygtighed på tværs af samfundet, økonomien og miljøet. Dette faktum blev for nylig understreget af generaldirektøren for Europa-Kommissionens GD Energi, Dominique Ristori, der beskrev POWERSTEP som, "ekstremt godt placeret, når man overvejer energiunionens prioriteter."

Desuden, med elektricitet til at drive renseanlæg, der koster omkring 2 milliarder euro om året, besparelserne kunne udtales. Dr. Loderer hævder, at hvis kommunerne skulle følge POWERSTEP-tilgangen, EU-borgere ville også have direkte gavn af reducerede energiregninger.

"Energineutral spildevandsrensning er ikke længere illusionær, vi har vist, at det er absolut muligt nu med kommercielt tilgængelige state-of-the-art teknologier, " som Dr. Loderer siger. Og med Altenrheins spildevandsrensningsanlæg i Schweiz nu udstyret med en fuldskala-nitrogengenvindingsenhed, som var blevet undersøgt i detaljer af POWERSTEP-partneren EAWAG, momentum er bogstaveligt talt opbygget.

Med et blik på fremtiden tilføjer Dr. Loderer, at "Energipositiv behandling, op til 140-170 pct. er også muligt, men kræver stadig mere arbejde med teknologiens pålidelighed og økonomisk levedygtighed, for fuldskalasystemer, der skal udrulles."

På umiddelbar sigt, som et proof of concept, der viser, at teknologien fungerer for den lille såvel som den store skala, holdet er i diskussioner med vigtige industrielle partnere fra projektet om, hvordan man kan etablere et netværk af små spildevandsrensningsanlæg, som delvist vil implementere POWERSTEP-tilgange.