Metan i Wodór ze ścieków

Wraz z pogłębiającym się kryzysem na rynku paliwowym na znaczeniu przybierają paliwa produkowane z lokalnych źródeł materiału organicznego. Postęp w dziedzinie produkcji biopaliw, dostarcza coraz to nowe sposoby na przetwarzanie materii odpadowej. Do działań badawczych w tej dziedzinie przyłączyli się również Polscy naukowcy z Uniwersytety Warmińsko-Mazurskiego (UWM), którzy opracowali technologię produkcji metanu ze ścieków, a obecnie pracują nad procesem pozwalającym na produkcję wodoru.

Wodór, niejednokrotnie określany jako „paliwo przyszłości”, jest pierwiastkiem powszechnie występującym w przyrodzie, jednak z reguły w postaci związanej. Od dłuższego czasu, przedmiotem zainteresowania naukowców są metody efektywnej produkcji wodoru w czystej postaci, gdyż tylko w takiej formie nadaje się on do wykorzystania w transporcie czy energetyce. Do tej pory badano możliwości elektrolizy wody, jednak tego typu procesy wiążą się z koniecznością dostarczenia znacznej ilości energii, a w rezultacie ilość wyprodukowanego wodoru i tak jest niewielka.

Naukowcy z UWM opracowali już skuteczną metodę produkcji metanu, która została wykorzystana w zakładzie mleczarskim, gdzie zapewnia 70% zmniejszenie zapotrzebowania na energię w procesie oczyszczania ścieków.

Od trzech lat trwają również prace nad budową reaktora, dzięki któremu produkcja wodoru ze ścieków będzie opłacalną inwestycją. Duże znaczenie w łańcuchu technologicznym mają bakterie obecne w ściekach. Są one podstawowym motorem procesu produkcji metanu i wodoru a jednocześnie usuwają zanieczyszczenia. Dzięki zastosowaniu tej metody będzie można oczyszczać ścieki pochodzenia komunalnego jak i przemysłowego. Istotne jest aby w ściekach nie występowały toksyny, gdyż powodują one obumieranie tak niezbędnych w procesie bakterii. W przyszłości naukowcy planują również przetwarzanie ścieków toksycznych, po zmieszaniu ich z materiałem neutralnym dla bakterii. Najważniejsze jest aby tak przygotowana mieszanka cechowała się odpowiednio niskim stężeniem substancji toksycznych.

W przypadku opanowanej już metody produkcji metanu, proces rozpoczyna się od przepompowania ścieków do reaktora. Są to najczęściej zbiorniki żelbetowe z systemem mieszadeł. Doprowadzone tam ulegają przemieszaniu, następnie do zanieczyszczeń wprowadzane są bakterie, które rozpoczynają proces oczyszczania. Na odpowiednich separatorach następuje oddzielenie bakterii od osadów i gazów. Kolejny etap obejmuje zbieranie ścieków w korytach i przemiany z dodatkiem tlenu. Proces odbywa się przy udziale odpowiednich bakterii z rodzaju clostridium. Stworzenie środowiska rozwoju tylko dla tych bakterii i utrzymanie wysokiej temperatury jest obecnie przedmiotem badań naukowców. Olsztyńscy naukowcy do utrzymania wysokiej temperatury wykorzystują mikrofale. Podobnie jak w kuchence mikrofalowej, również tym procesie fale przenikają materię i działając na poziomie cząsteczkowym zwiększają jej energię. W makroskali objawia się to wzrostem temperatury, który wspomaga proces oczyszczania ścieków.

Naukowcy mają nadzieję na stworzenie podobnego bioreaktora do produkcji wodoru. Jeżeli uda się w pełni zrealizować przedsięwzięcie, będzie wytwarzane paliwo przyjazne środowisku, nie powodujące zanieczyszczania atmosfery i możliwe do wykorzystania w wielu dziedzinach gospodarki.