Purificarea apei la o stație modernă de tratare a apelor uzate urbane implică îndepărtarea substanțelor chimice nedorite, a solidelor în suspensie și a gazelor din apa contaminată. arhendrix/Shutterstock.com

Echipa mea a descoperit o altă utilizare a cuptoarelor cu microunde care vă va surprinde.

Biosolidele – în principal bacterii moarte – de la stațiile de canalizare sunt de obicei aruncate în gropile de gunoi. Cu toate acestea, ele sunt bogate în nutrienți și pot fi folosite ca îngrășăminte. Dar fermierii nu pot înlocui pur și simplu îngrășămintele normale pe care le folosesc pe solul agricol cu ​​aceste biosolide. Motivul este că sunt adesea contaminați cu metale grele toxice precum arsenul, plumbul, mercurul și cadmiul din industrie. Dar aruncarea lor în gropile de gunoi înseamnă irosire de resurse prețioase. Deci, care este soluția?

Sunt inginer de mediu și un expert în tratarea apelor uzate. Eu și colegii mei ne-am dat seama cum să tratăm aceste biosolide și să îndepărtăm metalele grele, astfel încât să poată fi folosite în siguranță ca îngrășământ.

Cum curăță stațiile de epurare apele uzate

Apa uzată conține deșeuri organice, cum ar fi proteine, carbohidrați, grăsimi, uleiuri și uree, care sunt derivate din alimente și deșeurile umane pe care le aruncăm în chiuvetele de bucătărie și toalete. În interiorul stațiilor de epurare, bacteriile descompun aceste materiale organice, curățând apa care este apoi deversată în râuri, lacuri sau oceane.

Bacteriile nu fac treaba degeaba. Ei beneficiază de acest proces înmulțindu-se pe măsură ce mănâncă cu deșeurile umane. Odată ce apa este îndepărtată din deșeuri, ceea ce rămâne este un bulgăre solid de bacterii numite biosolide.

Acest lucru este complicat de faptul că stațiile de epurare a apelor uzate acceptă nu numai apele rezidențiale, ci și ape uzate industriale, inclusiv lichidul care se scurge din deșeurile solide din depozitele de gunoi – numit levigat – care este contaminat cu metale toxice, inclusiv arsen, plumb, mercur și cadmiu. În timpul procesului de tratare a apelor uzate, metalele grele sunt atrase de bacterii și se acumulează pe suprafețele acestora.

Dacă fermierii aplică biosolidele în această etapă, aceste metale se vor separa de biosolide și vor contamina cultura pentru consumul uman. Dar îndepărtarea metalelor grele nu este ușoară, deoarece legăturile chimice dintre metalele grele și biosolidele sunt foarte puternice.

Gang Chen pune la microunde unele biosolide, separând materialul organic de metalele toxice. Gang Chen/FAMU-FSU Colegiul de Inginerie, CC BY-SA

Deșeurile de la microunde eliberează metale grele

În mod convențional, aceste metale sunt îndepărtate din biosolide prin metode chimice care implică acizi, dar acest lucru este costisitor și generează deșeuri mai periculoase. Acest lucru a fost practicat la scară mică în unele domenii agricole.

După un calcul atent al necesarului de energie pentru eliberarea metalelor grele din bacteriile atașate, am căutat în jur toate sursele de energie posibile care pot furniza doar suficient pentru a rupe legăturile, dar nu prea mult pentru a distruge nutrienții din biosolide. Atunci am observat din întâmplare cuptorul cu microunde din bucătăria mea de acasă și am început să mă întreb dacă microunde este soluția.

Echipa mea și cu mine am testat dacă punerea la microunde a biosolidelor ar rupe legăturile dintre metalele grele și celulele bacteriene. Am descoperit că este eficient și ecologic. Munca a fost publicat în Journal of Cleaner Production. Acest concept poate fi adaptat la scară industrială prin utilizarea undelor electromagnetice pentru a produce microunde.

Aceasta este o soluție care ar trebui să fie benefică pentru mulți oameni. De exemplu, managerii stațiilor de epurare a apelor uzate ar putea câștiga venituri prin vânzarea biosolidelor în loc să plătească taxe de eliminare pentru materialul care urmează să fie aruncat la gropile de gunoi.

Biosolide după colectare dintr-o instalație de tratare a deșeurilor. Gang Chen/FAMU-FSU Colegiul de Inginerie, CC BY-SA

Este o strategie mai bună pentru mediu, deoarece atunci când biosolidele sunt depozitate în gropile de gunoi, metalele grele se infiltrează în levigatul depozitului, care este apoi tratat în stațiile de epurare a apelor uzate. Metalele grele se deplasează astfel între stațiile de tratare a apelor uzate și depozitele de deșeuri într-o buclă nesfârșită. Această cercetare întrerupe acest ciclu prin separarea metalelor grele de biosolide și recuperarea acestora. Fermierii ar beneficia și de îngrășăminte organice ieftine care le-ar putea înlocui pe cele chimice sintetice, conservând resurse valoroase și protejând ecosistemul.

Acesta este sfârșitul? Nu încă. Până acum putem elimina doar 50% din metalele grele, dar sperăm să trecem la 80% cu proiecte experimentale îmbunătățite. Echipa mea efectuează în prezent mici experimente de laborator și de teren pentru a explora dacă noua noastră strategie va funcționa pe scară largă.

O lecție pe care aș dori să o împărtășesc cu toată lumea: Fii atent. Pentru orice problemă, soluția poate fi chiar în jurul tău, în casa ta, în birou, chiar și în aparatele pe care le folosești.

Despre autor

Gang Chen, profesor de inginerie civilă și de mediu, Colegiul de Inginerie FAMU-FSU

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

carti_stiinta