Potrivit oamenilor de știință, cianobacteriile prezente în stațiile de tratare a apelor uzate au o productivitate energetică de patru ori mai mare decât algele din laborator. Imagine: Chisholm Lab.

uzate

Carlos Quiroz-Arita, de la Laboratorul Național Idaho, din Statele Unite, a dezvoltat o nouă modalitate de creștere a cianobacteriilor pentru bioenergie, în timp ce curăță în același timp apa de la stațiile de epurare. După cum vă amintiți în BioEnergy Research, comunitatea științifică a devenit interesată să producă biocombustibili din alge, deoarece cantitatea de ulei de alge este de zece ori mai mare decât cea a uleiului de palmier și de 131 ori cea a soiei.

Florile cianobacteriene înăbușă căile navigabile din întreaga lume, de la estuarele din Florida până la bazinul râului Mississippi și lacurile din China.

Și toxinele produse de cianobacterii sunt dăunătoare pentru oameni, animale de companie și animale sălbatice. Aceste organisme fotosintetice, cunoscute și sub denumirea de alge albastre-verzi, prosperă pe surse umane de azot și fosfor, inclusiv efluenți din instalațiile de tratare a deșeurilor și îngrășăminte care se spală în bazinele hidrografice ale fermelor.

Dar oamenii de știință au văzut de mult un avantaj din această amenințare pe apă. Acestea ar putea furniza o sursă excelentă de biomasă pentru biocombustibili și energie.

Cianobacterii din canalizare

„Cianobacteriile au o productivitate energetică de patru ori mai mare decât algele din laborator”, explică Quiroz-Arita. „Problema este că creșterea unei astfel de cantități de cianobacterii ar necesita multă apă și o mulțime de nutrienți”.

Astfel, acest cercetător a început să se gândească la înfloririle cianobacteriene. „Nu are sens să folosești mai multă apă și mai multe îngrășăminte pentru a produce biocombustibili”, avertizează el. "Dacă cultivăm cianobacterii într-o stație de tratare a apelor uzate, nu putem folosi doar cianobacterii și alge pentru a cultiva biocombustibili, ci și pentru a reduce creșterea algelor și a cianobacteriilor în aval.".

Cercetătorii au lucrat la instalația de tratare a apei Fort Collins pentru a modela cea mai bună abordare pentru creșterea cianobacteriilor pentru bioenergia din apele uzate.

În general, apele uzate dintr-o stație de epurare modernă, astfel, trec prin mai multe procese diferite înainte ca efluentul tratat să poată fi evacuat în siguranță.

Quiroz-Arita s-a aflat în punctul în care se utilizează o centrifugă pentru a separa deșeurile solide de deșeurile lichide. Deșeurile solide sunt uscate și trimise la un depozit de deșeuri. În timp ce deșeurile lichide bogate în nutrienți, numite concentrate, sunt reciclate înapoi în stația de tratare a apelor uzate înainte de a fi evacuate.

„Stațiile de tratare a apelor uzate nu pot elibera accentul asupra mediului”, spune Quiroz-Arita. „Ar ucide totul. Ceea ce fac ei este să recicleze centrata înapoi în procesul de pompare. Este un proces care consumă multă energie pentru a curăța azotul și fosforul și, în multe cazuri, nu este suficient pentru a îndeplini criteriile de calitate a apei ".

Produceți biomasă

În acest stadiu al procesului de tratare a apelor uzate operatorii instalațiilor ar putea controla mai bine concentrațiile de nutrienți pentru creșterea cianobacteriilor.

Odată ce centrifuga separă solidele de concentrat, este pompată într-un fotobioreactor, unde cianobacteriile sunt cultivate folosind substanțe nutritive și lumina soarelui. Acest lucru îndepărtează azotul și fosforul din concentrat la niveluri compatibile cu apa, cu standarde de calitate federale și de stat. Cianobacteriile se înmulțesc și apoi o altă centrifugă separă biomasa.

Biomasa este apoi transferată către un alt dispozitiv care utilizează microbi pentru a converti biomasa în biogaz, care este apoi ars pentru căldură și energie. Dioxidul de carbon rezultat este pompat înapoi în fotobioreactor pentru a ajuta la fotosinteză și a reduce amprenta de carbon.

Deoarece cianobacteriile cresc cel mai bine cu cantitatea potrivită de nutrienți, cercetătorii au început să testeze diferite concentrații de concentrat/efluent. „Am găsit cea mai bună concentrație de azot total centrată pentru a obține cea mai mare rată de creștere și rata de absorbție a nutrienților pentru această tulpină de cianobacterii”, spune Quiroz-Arita.

Găsirea rețetei potrivite pentru obținerea bioenergiei în fiecare stație de epurare depinde de caracteristicile sale individuale. Este probabil ca fiecare plantă să necesite propria sa inginerie și analiză biologică.