Store mængder værdifuld energi, næringsstoffer, vand tabt i verdens hurtigt stigende spildevandsstrømme

Store mængder værdifuld energi, landbrugets næringsstoffer, og vand kan potentielt genvindes fra verdens hastigt stigende mængde kommunalt spildevand, ifølge en ny undersøgelse fra UN University's canadisk-baserede Institute for Water, Miljø og sundhed (UNU-INWEH).

I dag, omkring 380 milliarder kubikmeter (m ³ =1000 liter) spildevand produceres årligt på verdensplan - 5 gange den mængde vand, der passerer over Niagara Falls årligt - nok til at fylde Afrikas Victoriasø på cirka syv år, Lake Ontario i fire, og Genèvesøen på mindre end tre måneder.

Desuden, avisen siger, spildevandsmængderne stiger hurtigt, med en forventet stigning på omkring 24 % i 2030, 51 % i 2050.

I dag, mængden af ​​spildevand svarer nogenlunde til den årlige udledning fra Ganges-floden i Indien. I midten af ​​2030'erne det vil nogenlunde svare til det årlige volumen, der strømmer gennem St. Lawrence-floden, som dræner Nordamerikas fem store søer.

Blandt de vigtigste næringsstoffer, 16,6 millioner tons nitrogen er indlejret i spildevand produceret på verdensplan årligt, sammen med 3 millioner tons fosfor og 6,3 millioner tons kalium. Teoretisk set, fuld genvinding af disse næringsstoffer fra spildevand kunne opveje 13,4 % af den globale landbrugsefterspørgsel efter dem.

Ud over de økonomiske gevinster ved at genvinde disse næringsstoffer er kritiske miljømæssige fordele såsom minimering af eutrofiering - fænomenet med overskydende næringsstoffer i en vandmasse, der forårsager tæt plantevækst og vanddyrsdød på grund af mangel på ilt.

Den energi, der er indlejret i spildevand, i mellemtiden, kunne levere elektricitet til 158 millioner husstande - omtrent antallet af husstande i USA og Mexico tilsammen.

Undersøgelsens estimater og fremskrivninger er baseret på teoretiske mængder vand, næringsstoffer, og energi, der findes i det rapporterede kommunale spildevand, der produceres på verdensplan årligt.

Forfatterne understreger, at information om spildevandsmængder – genereret, ledig, og genbruges - er spredt, sjældent overvåget og rapporteret, eller ikke tilgængelig i mange lande. De anerkender også begrænsningerne ved de nuværende ressourcegenvindingsmuligheder.

Ikke desto mindre, siger hovedforfatter Manzoor Qadir, assisterende direktør for UNU-INWEH, i Hamilton, Canada:"Denne undersøgelse giver vigtig indsigt i det globale og regionale potentiale af spildevand som en kilde til vand, næringsstoffer, og energi. Genvinding af spildevandsressourcer skal overvinde en række begrænsninger for at opnå et højt afkast, men succes vil i væsentlig grad fremme fremskridt i forhold til målene for bæredygtig udvikling og andre, herunder tilpasning til klimaændringer, 'netto-nul' energiprocesser, og en grøn, cirkulær økonomi."

Blandt mange fund:

• Energiværdien i 380 mia ³ af spildevandet skønnes at være 53,2 mia ³ metan – nok til at levere elektricitet til op til 158 millioner husstande, eller 474 millioner til 632 millioner mennesker, forudsat et gennemsnit på tre til fire personer pr. husstand. I betragtning af de forudsete spildevandsstigninger, det tal stiger til 196 millioner husstande i 2030, og 239 millioner husstande i 2050.
• I landbruget, den mængde vand, der potentielt kan genvindes fra spildevand, kan vande op til 31 millioner hektar – svarende til næsten 20 % af landbrugsjorden i EU (forudsat to afgrøder og højst 12, 000 m ³ vand pr. hektar pr. år). "Det genvundne vand kan bruges til at vande nye områder eller erstatte værdifuldt ferskvand, hvor afgrøder allerede er vandet."
• Verdens spildevandsproduktion forventes at nå op på 470 mia ³ inden 2030, det år, hvor SDG'erne formodes at være opfyldt - en stigning på 24 % fra i dag. Og i 2050, den vil nå op på 574 mia ³ , en stigning på 51%.
• Asien er den største spildevandsproducent med anslået 159 milliarder kubikmeter, repræsenterer 42 % af byspildevandet, der genereres globalt, med forventninger om, at denne andel vil stige til 44 % i 2030
• Andre regioner, der producerer store mængder spildevand:Nordamerika (67 mia ³ ) og Europa (68 milliarder kubikmeter) - stort set lige store volumener på trods af Europas højere bybefolkning (547 millioner mod Nordamerikas 295 millioner. Forskellen forklares ved per capita generation af spildevand:Europa 124 kubikmeter; Nordamerika 231 kubikmeter) . Derimod Afrika syd for Sahara producerer 46 kubikmeter spildevand pr. indbygger - omkring halvdelen af ​​det globale gennemsnit (95 kubikmeter), afspejler begrænset vandforsyning og dårligt administrerede spildevandsopsamlingssystemer i de fleste byområder.
• Fuld genvinding fra spildevand kunne, teoretisk set opveje 14,4 % af den globale efterspørgsel efter nitrogen som gødningsnæringsstof; fosfor 6,8 % og kalium 18,6 %. Baseret på nuværende niveauer af nitrogen, fosfor, og kaliumforbrug i landbruget på verdensplan (estimeret til 193 millioner tons i 2017), undersøgelsen siger, at omkring 13,4 % af den globale efterspørgsel efter gødningsnæringsstoffer kunne suppleres med fuld næringsgenvinding fra spildevand.
• The nutrients in wastewater could theoretically generate revenue of $13.6 billion globally:$9.0 billion from the recovery of nitrogen, $2.3 billion from phosphorus, and $2.3 billion from potassium.

The paper cites prior research showing that human urine is responsible for 80% of the nitrogen and 50% of phosphorus entering municipal wastewater treatment plants. "Removing these nutrients in time would not only be environmentally beneficial, " the paper says, "resulting in less eutrophication, it would reduce the cost of wastewater treatment while supporting closed-loop processes."

Current wastewater nutrient recovery technologies have made significant progress. In the case of phosphorous, recovery rates range from 25% to 90%.

The paper points out that maximizing economically the potential use of thermal energy in wastewater swings on several basic requirements, including a minimum flow rate of 15 litres per second, short distances between heat source and sink, and high-performance heat pumps.

Says Vladimir Smakhtin, Director of UNU-INWEH, a global leader in research related to unconventional water sources:"Municipal wastewater was and often still is seen as filth. However, attitudes are changing with the growing recognition that enormous potential economic returns and other environmental benefits are available as we improve the recovery of the water, nutrients and energy from wastewater streams."