นวัตกรรมและความยั่งยืน: การผลิตพลังงานจากน้ำเสีย

สำหรับทุกเมืองในโลกนี้ น้ำเสีย เป็นปัญหาใหญ่ที่ต้องได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม โรงบำบัดน้ำเสียถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์ในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนก่อนปล่อยกลับออกสู่สิ่งแวดล้อม

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการสำรวจวิธีการและเทคโนโลยีที่ไม่เพียงแต่พยายามทำให้น้ำบริสุทธิ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงอีกด้วย เปลี่ยนขยะให้เป็นพลังงานโดยใช้ประโยชน์จากศักยภาพพลังงานที่มีอยู่ในน้ำเหล่านี้

น้ำเสียคืออะไร?

ลา น้ำเสีย เป็นน้ำที่ใช้สำหรับกิจกรรมภายในประเทศ อุตสาหกรรม หรือการเกษตร และมีของเสียและสารปนเปื้อน น้ำเหล่านี้จัดเป็นน้ำใช้ในครัวเรือน น้ำอุตสาหกรรม และน้ำฝน ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด โดยรวมแล้ว สิ่งเหล่านี้เป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญเนื่องจากมีสารปนเปื้อนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมหากไม่ได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสม สำหรับเมืองต่างๆ การบำบัดน้ำเป็นสิ่งสำคัญ แต่นอกเหนือจากการทำความสะอาดแล้ว ยังมีศักยภาพที่จะได้รับพลังงานจากน้ำอีกด้วย

การผลิตพลังงานจากน้ำเสีย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเทคโนโลยีได้ก้าวหน้าไปอย่างมากทำให้ น้ำเสีย ไม่เพียงแต่ทำให้บริสุทธิ์เท่านั้น แต่ยังใช้ในการผลิตพลังงานอีกด้วย วิธีที่นิยมที่สุดในการสร้างพลังงานจากขยะนี้คือ:

• การได้รับก๊าซชีวภาพ จากการย่อยสลายอินทรียวัตถุที่มีอยู่ในน้ำเสีย
• รุ่นของ ไฟฟ้า ผ่านเซลล์เชื้อเพลิงของจุลินทรีย์
• การใช้ความร้อน ความร้อนจากน้ำเสียสำหรับเครื่องปรับอากาศ
• ผลผลิตของ ไฮโดรเจนซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสะอาด

การใช้ก๊าซชีวภาพ

หนึ่งในวิธีการทั่วไปคือการผลิต ก๊าซชีวภาพ จากน้ำเสีย ก๊าซชีวภาพนี้ได้มาจากกระบวนการที่เรียกว่า methanizationซึ่งอินทรียวัตถุที่มีอยู่ในน้ำเสียจะสลายตัวในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน (ไร้ออกซิเจน)

ผลิตภัณฑ์หลักของการสลายตัวนี้คือมีเธน ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ รวมถึงการผลิตไฟฟ้าและเครื่องทำความร้อน

มีเทนมีประโยชน์หลายอย่าง รวมถึงการผลิตไฟฟ้าโดยการเผาในกังหันหรือเครื่องทำความร้อนในอาคาร ในหลายเมืองเช่น เกรอน็อบ o สบูร์กก๊าซชีวภาพได้ถูกฉีดเข้าไปในเครือข่ายการจ่ายก๊าซธรรมชาติเพื่อให้พลังงานแก่ทั้งบ้านและยานพาหนะ

ประสบการณ์ระดับนานาชาติ

มีเมืองและประเทศต่างๆ ในโลกที่ใช้น้ำเสียเพื่อผลิตพลังงานอยู่แล้ว ตัวอย่างบางส่วนได้แก่:

• En บาเซิลสวิตเซอร์แลนด์ความร้อนจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากน้ำเสียเพื่อให้ความร้อนหลังกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ นี่เป็นตัวอย่างว่าการบำบัดน้ำสามารถเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่ชุมชนใช้ได้อย่างไร
• ในการ Unidos Estadosโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรัฐโอเรกอน โรงงานฟื้นฟูทรัพยากรน้ำ Tri-City ได้ใช้ระบบซึ่งมีเทนที่ผลิตโดยการสลายตัวของสารอินทรีย์ในน้ำเสีย เพื่อนำไปใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าและความร้อน
• En สโลวาเกียยังได้พัฒนาโครงการสำหรับการใช้น้ำเสียในการผลิตก๊าซชีวภาพอีกด้วย

การผลิตไฮโดรเจนจากน้ำเสีย

นวัตกรรมใหม่อีกวิธีหนึ่งที่ได้รับการวิจัยคือการผลิต ไฮโดรเจนสีเขียว จากน้ำเสีย ไฮโดรเจนนี้สร้างขึ้นจากเซลล์อิเล็กโทรไลซิสของจุลินทรีย์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้ได้รับไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยใช้แบคทีเรียชนิดพิเศษที่จะสลายสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำ บริษัทอย่าง Ingeobras กำลังพัฒนาเทคโนโลยีที่นำเสนอโซลูชันที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนนี้

ไฮโดรเจนสีเขียวมีศักยภาพที่สำคัญในฐานะเชื้อเพลิงสะอาด และการผลิตไฮโดรเจนจากน้ำเสียให้แนวทางที่ประหยัดและยั่งยืนมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการผลิตไฮโดรเจนแบบดั้งเดิม เช่น การปฏิรูปวัสดุฟอสซิลหรือการแยกสลายด้วยไฟฟ้าแบบธรรมดา เมื่อเทคโนโลยีนี้ก้าวหน้าไป มันก็อาจกลายเป็นทางออกสำคัญในการลดการปล่อยคาร์บอนในอุตสาหกรรมการขนส่งและพลังงาน

การผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านจุลินทรีย์

อีกหนึ่งวิธีการที่ทันสมัยที่สุดในการใช้น้ำเสียก็คือการใช้ เซลล์เชื้อเพลิงของจุลินทรีย์- วิธีนี้ใช้แบคทีเรียที่เผาผลาญอินทรียวัตถุในน้ำเสียและปล่อยอิเล็กตรอนออกมาในกระบวนการ อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถจับเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้โดยตรง เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ได้ถูกนำมาใช้ในโครงการนำร่องบางโครงการแล้ว และมีศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องและยั่งยืน นอกจากนี้ กระบวนการนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโรงบำบัดได้โดยการลดความจำเป็นในการใช้ระบบเติมอากาศและระบบปั๊มที่มีราคาแพง

เรื่องราวความสำเร็จในเมืองต่างๆ ทั่วโลก

โครงการที่ประสบความสำเร็จต่างๆ ได้รับการพัฒนาในเมืองต่างๆ ทั่วโลก ตัวอย่างเช่น:

• En สบูร์กโดยคาดว่าจะผลิตไบโอมีเทนได้ 1,6 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวันจากการบำบัดน้ำเสีย เพียงพอสำหรับให้พลังงานแก่บ้านเรือนประมาณ 5.000 หลัง
• En เฮลซิงกิ, ฟินแลนด์โรงงานทำความร้อนและความเย็นของ Katri Vala Park ใช้น้ำเสียเป็นแหล่งพลังงานความร้อน
• En กรุงมาดริดโรงงานบำบัดน้ำเสีย (WWTP ใต้) ได้ติดตั้งกังหันเพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานจลน์ของน้ำที่ทางออกและผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้เองของโรงงาน

ความสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีนี้อย่างต่อเนื่อง

แม้ว่าจะมีหลายโครงการที่กำลังดำเนินการอยู่ แต่สิ่งสำคัญคือต้องลงทุนในการวิจัยและพัฒนาต่อไปเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและลดต้นทุนของเทคโนโลยีเหล่านี้ น้ำเสียไม่เพียงแต่เป็นแหล่งมลพิษเท่านั้น แต่ยังเป็นโอกาสในการสร้างอีกด้วย พลังงานสะอาดลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และก้าวไปสู่โมเดลพลังงานที่ยั่งยืนมากขึ้น การนำเทคโนโลยีเหล่านี้ไปใช้ในวงกว้างสามารถช่วยให้เมืองต่างๆ หันมาใช้พลังงานอย่างพอเพียงได้มากขึ้น และสร้างผลกระทบเชิงบวกในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หากการใช้น้ำเสียได้รับการปรับปรุง เราอาจเผชิญกับทางออกที่สำคัญสำหรับการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานทั่วโลก