Skift til grøn spildevandsinfrastruktur kan reducere emissioner og give enorme besparelser, viser ny forskning

Universitetsforskere har vist, at en overgang til grøn spildevandsbehandling i USA, der udnytter potentialet i kulstoffinansiering, kan spare svimlende $15,6 milliarder og lige under 30 millioner tons CO₂ -ækvivalente emissioner over 40 år.

De omfattende resultater fra Colorado State University blev fremhævet i Nature Communications Earth &Environment i en første af sin slags undersøgelse. Arbejdet fra Walter Scott, Jr. College of Engineering udforsker de potentielle økonomiske kompromiser ved at skifte til grøn infrastruktur og teknologiske løsninger, der går ud over eksisterende praksis for behandling af gråt vand.

Rapporten bygger på data indsamlet på over 22.000 anlæg og giver omfattende basisdata og undersøger forholdet mellem emissioner, omkostninger og behandlingsmuligheder for forsyningsselskaber og beslutningstagere.

Braden Limb er den første forfatter på papiret og en ph.d. studerende ved Institut for Systemteknik. Han fungerer også som forskningsassistent ved Institut for Mekanik. Han sagde, at resultaterne er et vigtigt indledende skridt til at kategorisere og forstå potentielle grønne løsninger til spildevand.

"Disse resultater trækker en streg i sandet, der viser, hvad potentialet for at vedtage grønne tilgange i dette rum er - både i form af sparede penge og reducerede samlede emissioner," sagde han. "Det er et udgangspunkt for at forstå, hvilke ruter der er tilgængelige for os nu, og hvordan finansieringsstrategier kan løfte vandbehandling fra et noget lokalt problem til noget, der adresseres globalt gennem markedsincitamenter."

Forskningen blev afsluttet i samarbejde med University of Colorado Boulder og Brigham Young University. Resultaterne er centreret omkring både punktkildevandbehandling og ikke-punktkilder til vandforurening.

Traditionelle punkt-kilde vandbehandlingsanlæg såsom spildevandsanlæg fjerner problematiske næringsstoffer som nitrogen og fosfor, før de frigiver vandet tilbage i cirkulation. Dette grå infrastruktursystem – som det er kendt – overvåges af Environmental Protection Agency.

Imidlertid kan reguleringsstandarderne blive strammet i fremtiden, og faciliteter vil have brug for mere strøm og til gengæld flere emissioner for at nå de nye tilladte tærskler. Eksisterende faciliteter tegner sig allerede for 2 % af al energiforbrug i USA og 45 millioner tons CO₂ emissioner, sagde Limb.

En anden væsentlig kilde til ferskvandsforurening i USA kommer fra ikke-punktkildeaktivitet, såsom gødningsafstrømning fra landbrug, der kommer ind i floder. Andre ikke-punktkilder til forurening kan komme fra naturbrande – hjulpet af klimaændringer – eller byudvikling, for eksempel.

Limb sagde, at i stedet for at bygge flere behandlingsfaciliteter med grå infrastruktur for at adressere de stigende kilder, udforsker papiret grønne tilgange finansieret gennem kulstofmarkeder, der kan tackle begge typer samtidigt.

"Der kunne være et skift til naturbaserede løsninger såsom at anlægge vådområder eller genplante skov i stedet for at bygge endnu et behandlingsanlæg," sagde han. "Disse muligheder kunne binde over 4,2 millioner kuldioxidemissioner om året over en 40-årig tidshorisont og have andre komplementære fordele, vi bør sigte efter, såsom billigere samlede omkostninger."

Kulstoffinansiering er en mekanisme, der har til formål at afbøde klimaændringer ved at tilskynde til aktiviteter, der reducerer emissioner eller binder dem fra atmosfæren. Virksomheder køber frivilligt "kreditter" på et åbent marked, der repræsenterer en reduktion eller fjernelse af kulstof fra atmosfæren, som kan opnås på en række forskellige måder. Denne kredit opvejer institutionens emissioner fra driften, da den sigter mod at nå bæredygtighedsmålene.

Disse handler tilskynder til udvikling af bæredygtige aktiviteter og kan også være en kilde til friske penge til at videreudvikle eller opskalere nye tilgange.

Mens der er lignende finansieringsmarkeder for vand, er problemet i første omgang mere lokaliseret end det er for luftkvalitet og kulstof. Denne dynamik har tidligere begrænset værdien af ​​vandmarkedshandler. Papiret foreslår, at disse eksisterende markeder kan forbedres, og at kulstofmarkederne også kan udnyttes til at ændre nogle af de økonomiske incitamenter, landmænd har omkring vandbehandling og påvirkninger fra deres aktivitet.

Forskerne fandt ud af, at brugen af ​​markederne kunne generere 679 millioner dollars årligt i omsætning, hvilket repræsenterer en mulighed for yderligere at motivere grønne infrastrukturløsninger inden for vandkvalitetshandelsprogrammer til at opfylde regulerede standarder.

Mekanisk ingeniørprofessor Jason Quinn er medforfatter på undersøgelsen. Han sagde, at resultaterne har nogle begrænsninger, men at dette var et vigtigt første skridt til at modellere både problemet og mulighederne, der er tilgængelige nu. Han sagde, at resultaterne i papiret har understøttet ny forskning på CSU med National Science Foundation for at videreudvikle den nødvendige kulstofkreditmetodologi med interessenter.

"Det er første gang, vi overvejer luft- og vandkvalitet samtidigt - vand er lokalt og kulstof er globalt," sagde han. "Men ved at bringe disse markedsmekanismer sammen kan vi udnytte et vindue af muligheder for at fremskynde forbedringen af ​​Amerikas floder, efterhånden som vi går over til en vedvarende energi og en genoprettet fremtid med vandskel."

Flere oplysninger: Braden Limb et al., CO2-markedernes potentiale til at accelerere grøn infrastrukturbaseret handel med vandkvalitet, Nature Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-024-01359-x. www.nature.com/articles/s43247-024-01359-x

Journaloplysninger: Nature Communications Earth &Environment

Leveret af Colorado State University