Ny teknik kunne fremskynde produktionen af ​​affald til metan

University of Alberta ingeniører har fundet en måde at vende affaldsfedt på, olie og fedt til en konstant forsyning af vedvarende energi.

I en nylig undersøgelse, kandidatstuderende i miljøteknik Bappi Chowdhury og hans kolleger fandt ud af, at tilsætning af ledende materialer til affaldsprodukterne potentielt kunne gøre dem til et pålideligt råmateriale, giver mulighed for en produktionshastighed på op til 70 procent mere biomethan - en vedvarende energikilde - fra en blanding af fedt, olie og fedt og almindeligt madaffald i en anaerob rådnetank.

Energirig, fedtfyldt affald er ekstremt langsomt til at nedbryde, danner barrierer, der hindrer mikrobiel fordøjelse eller flyder til overfladen på affaldsbehandlingsanlæg, som opsamler biomethan i processen. På trods af deres høje energipotentiale - fedtstoffer er sammensat af længere kulstofkæder, der naturligt nedbrydes til naturgas - ender disse stoffer ofte på lossepladser, hvor de langsomt nedbrydes og frigives til atmosfæren, et særligt problem, fordi metan er omkring 30 gange mere potent end kuldioxid som en varmefangende gas.

Resultaterne kan få konsekvenser for kommuner, der kæmper med tilstoppede kloakledninger, industrielle landbrugsfaciliteter, der håndterer animalsk affald eller regeringer, der håber at reducere klimapåvirkningerne.

"Det kan løse en masse problemer, " sagde Chowdhury, som var hovedforfatter af undersøgelsen. "Det er bæredygtigt, vedvarende energi, for så længe der er mennesker, der vil være madspild."

Granulær nøgle med aktivt kul

Ledende materialer har længe været brugt til spildevandsrensning, men kun i det seneste årti er de blevet brugt til at stimulere produktionen af ​​biomethan.

Et stof som granulært aktivt kul - det ledende materiale, der er mest effektive i den nye undersøgelse - er bedre kendt for at fjerne forbindelser, der påvirker lugten og smagen af ​​behandlet vand. Men ifølge Bipro Dhar, en U af A adjunkt i miljøteknik, aktivt kul kan også fungere som et knudepunkt for mikrober, der ønsker at dumpe eller opsamle elektroner som en del af biokemiske processer.

"Det kan ændre, hvordan mikrober interagerer, " sagde Dhar, der overvågede Chowdhurys forskning. "Det kan markant forbedre, hvor hurtigt vi kan nedbryde disse organiske stoffer og producere biometan."

Undersøgelsen involverede også at tilføje madaffald til blandingen for at forbedre udbyttet. Chowdhury fandt en optimal opskrift på 70 procent madspild – hentet fra affald fra HUB Mall på U of A's campus – og 30 procent fedt, olie og fedt fra GHD Canada, en Ontario-baseret industripartner. Han testede to ledende materialer, granulært aktivt kul og magnetit, for at se, hvad der virkede bedre. Det første ledende materiale reducerede nedbrydningstiden fra 20 til 25 dage til kun syv.

Der er en anden grund til, at granulært aktivt kul fungerer så godt. Mikrober, der naturligt nedbryder lipider og fedtstoffer, vokser direkte på de ledende materialer. Et bredere udvalg af mikrober forbliver i blandingen i rådnetanken, at sikre, at nedbrydning er mere effektiv, end den ville være alene.

"Der var mere berigelse af mikroorganismer, " sagde Chowdhury. "Der er så mange mikrober knyttet til overfladen, det skaber mere balance."

Reduktion af klimapåvirkninger

Den nye undersøgelse er en potentiel game changer inden for behandling af organisk affald, som udgør op til 40 procent af kommunalt affald i Canada og fem procent af de globale drivhusgasemissioner.

Dhar lister en række potentielle scenarier. Hvis fedt, olie og fedt kunne let og pålideligt fordøjes, en by som Edmonton accepterer måske landbrugsaffald eller restaurantaffald for at forbedre sin organiske affaldsbehandling. En fjerkræfarm på landet kan skifte fra at transportere affald hundredvis af kilometer og vælge at generere strøm og varme på stedet. Et landområde i et udviklingsland kunne generere mere elektricitet fra affald. Fordi anaerobe rådnetanke kan arbejde i en række forskellige skalaer uden en væsentlig eftermontering, det er en løsning, der potentielt kan implementeres globalt.

Dhar ser en anden opside i reduktionen af ​​affaldsmetan, en langt mere potent drivhusgas, som mange overser som en bidragyder til klimaforandringerne.

"Det største problem med lossepladser er organisk affald, "Dhar sagde. "Enhver form for organiske stoffer vil i sidste ende nedbrydes og producere metangas."

I 2015 Epcor anslåede, at de brugte 2 millioner dollars på at rense 1, 200 kilometer Edmonton kloakker, sammen med yderligere $1,6 millioner inspektionslinjer i hele byen. Mens byen har "Gem det, hæld det ikke"-kampagner, husholdningsfedtet, der tilstopper kloakledninger, kunne en dag indsamles som en værdifuld ressource.

Der vil først blive brug for mere arbejde, Dhar bemærkede. Det betyder, at man leder efter endnu bedre og billigere ledende materialer, økonomiske forundersøgelser og opskalerede pilotprojekter.

"Dette er et meget vigtigt projekt, " sagde Dhar. "Vi har en enorm mængde fedt, olie og fedt produceret over hele landet."