Mikrobølge spildevand kan gøre det sikkert at bruge som gødning på afgrøder

Mit team har opdaget en anden anvendelse til mikrobølgeovne, der vil overraske dig.

Biosolider - primært døde bakterier - fra spildevandsanlæg dumpes normalt på lossepladser. Imidlertid, de er rige på næringsstoffer og kan potentielt bruges som gødning. Men landmænd kan ikke bare erstatte den normale gødning, de bruger på landbrugsjord, med disse biosolider. Årsagen er, at de ofte er forurenet med giftige tungmetaller som arsen, at føre, kviksølv og cadmium fra industrien. Men at dumpe dem på lossepladserne er spild af dyrebare ressourcer. Så, hvad er løsningen?

Jeg er miljøingeniør og ekspert i spildevandsrensning. Mine kolleger og jeg har fundet ud af, hvordan man behandler disse biosolider og fjerner tungmetaller, så de sikkert kan bruges som gødning.

Hvordan renseanlæg renser spildevand

Spildevand indeholder organisk affald såsom proteiner, kulhydrater, fedtstoffer, olier og urinstof, som stammer fra mad og menneskeligt affald, skyller vi ned i køkkenvaske og toiletter. Inde i renseanlæg, bakterier nedbryder disse organiske materialer, rengøring af vandet, der derefter udledes til floder, søer eller oceaner.

Bakterierne gør ikke arbejdet for ingenting. De drager fordel af denne proces ved at formere sig, mens de spiser på menneskeligt affald. Når vandet er fjernet fra affaldet, det der er tilbage er en fast klump af bakterier kaldet biosolider.

Dette kompliceres af det faktum, at rensningsanlæg ikke kun accepterer spildevand fra boliger, men også industrielt spildevand, herunder den væske, der siver ud af fast affald på lossepladser - kaldet perkolat - som er forurenet med giftige metaller, herunder arsen, at føre, kviksølv og cadmium. Under spildevandsbehandlingsprocessen, tungmetaller tiltrækkes af bakterierne og ophobes på deres overflader.

Hvis landmænd anvender biosoliderne på dette stadie, disse metaller vil adskille sig fra biosoliderne og forurene afgrøden til konsum. Men det er ikke let at fjerne tungmetaller, fordi de kemiske bindinger mellem tungmetaller og biosolider er meget stærke.

Mikroaffald affald frigiver tungmetaller

Konventionelt, disse metaller fjernes fra biosolider ved hjælp af kemiske metoder, der involverer syrer, men det er dyrt og genererer mere farligt affald. Dette er blevet praktiseret i lille skala på nogle landbrugsmarker.

Efter en omhyggelig beregning af energibehovet for at frigive tungmetallerne fra de vedhæftede bakterier, Jeg søgte rundt efter alle de mulige energikilder, der kan levere lige nok til at bryde bindingerne, men ikke for meget til at ødelægge næringsstofferne i biosoliderne. Det var da jeg pludselig lagde mærke til mikrobølgeovnen i mit hjemmekøkken og begyndte at spekulere på, om mikrobølgeovn var løsningen.

Mit team og jeg testede, om mikrobølgeovn af biosoliderne ville bryde bindingerne mellem tungmetaller og bakteriecellerne. Vi opdagede, at det var effektivt og miljøvenligt. Værket er blevet offentliggjort i Journal of Cleaner Production . Dette koncept kan tilpasses til en industriel skala ved at bruge elektromagnetiske bølger til at producere mikrobølgerne.

Dette er en løsning, der bør være til gavn for mange mennesker. For eksempel, ledere af rensningsanlæg kan potentielt tjene penge ved at sælge biosoliderne i stedet for at betale bortskaffelsesgebyrer for det materiale, der skal dumpes til lossepladserne.

Det er en bedre strategi for miljøet, for når biosolider deponeres på lossepladser, tungmetallerne siver ned i deponi, som derefter renses i spildevandsrensningsanlæg. Tungmetallerne bevæger sig således mellem spildevandsrensningsanlæg og lossepladser i en endeløs sløjfe. Denne forskning bryder denne cyklus ved at adskille tungmetallerne fra biosolider og gendanne dem. Landmænd vil også drage fordel af billig organisk gødning, der kan erstatte de kemiske syntetiske, bevare værdifulde ressourcer og beskytte økosystemet.

Er det enden? Ikke endnu. Indtil videre kan vi kun fjerne 50 procent af tungmetaller, men vi håber at flytte dette til 80 procent med forbedrede eksperimentelle designs. Mit team udfører i øjeblikket små laboratorie- og feltforsøg for at undersøge, om vores nye strategi vil fungere i stor skala. En lektion jeg gerne vil dele med alle:Vær opmærksom. For ethvert problem, løsningen kan være lige omkring dig, i dit hjem, dit kontor, selv i de apparater, du bruger.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.