W tym miejscu nie szukalibyście źródła prądu. Energię elektryczną uzyskują ze ścieków

Istnieje sposób na maksymalne wykorzystanie wszystkiego, co "dają" nam ścieki – i to taki, dzięki któremu oczyszczalnia może przy okazji zamienić się w... producenta prądu.

Sprawa biogazu

Nawet najmniejsze oczyszczalnie ścieków przetwarzają dziennie tysiące litrów sześciennych wody. W tym konkretnym przypadku obiektem naszego zainteresowania nie jest jednak sama woda – lecz to, co powstaje w procesie jej oczyszczenia.

W procesie oczyszczania ścieków powstają bowiem duże ilości osadów, z których można wyprodukować duże ilości biogazu – czyli paliwa do produkcji energii elektrycznej. Choć sam proces nowością nie jest (pierwsze biogazownie na świecie powstały jeszcze pod koniec XIX w.), to przy odrobinie zacięcia można z niego "wycisnąć" znacznie więcej niż spodziewać by się można na pierwszy rzut oka. Dr hab. Czerwionka i jego zespół badawczy pomagają oczyszczalniom w przekroczeniu pewnej ważnej granicy: w średniej wielkości obiekcie tego typu spokojnie można doprowadzić do tego, że zasilany będzie on tylko i wyłącznie prądem samodzielnie wyprodukowanym z biogazu. Ale na tym nie koniec.

– Z naszych badań wiemy, że możliwe jest nie tylko osiągnięcie samowystarczalności, ale nawet uzyskanie dodatniego bilansu energetycznego: oczyszczalnie ścieków z konsumentów mogą stać się… producentami energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych! – opowiada dr hab. Czerwionka.

Prąd i bakterie

Produkowanie przez oczyszczalnię dużej ilości energii elektrycznej jest jak najbardziej możliwe, jednak w samym procesie kryje się trochę pułapek. Jeśli bowiem chcemy produkować więcej energii elektrycznej, potrzebujemy również więcej biogazu. W tym celu w oczyszczalniach można zagospodarować zewnętrzną biomasę (np. bioodpady). Przy takim podejściu w procesie pojawia się nawet kilkadziesiąt procent więcej azotu – którego obecność zwiększa zapotrzebowanie energetyczne w procesach oczyszczania ścieków.

I w tym miejscu mielibyśmy do czynienia z przypadkiem błędnego koła (wszak staramy się ograniczyć potrzebną ilość energii!), gdyby nie istnienie… pewnego arcyciekawego rodzaju bakterii.

Istnienie bakterii anammox przewidziano jeszcze w latach 70. XX wieku: na podstawie wyników badań naukowcy doszli do wniosku, że musi istnieć nieodkryte jeszcze ogniwo cyklu obiegu azotu w przyrodzie. Mieli zresztą rację, choć opisane przez nich bakterie odkryto dopiero w latach 90. Bakterie anammox można wykorzystać do usunięcia ponad 90 proc. azotu powstałego w procesie powstawania biogazu, co pozwala obniżyć zapotrzebowanie na prąd i zagospodarować w bardziej przydatny sposób związki organiczne odzyskane ze ścieków.

– Taki proces trzeba jednak przeprowadzać w ciągłej współpracy ze specjalistami: nie jest on, niestety, najłatwiejszy w utrzymaniu – przyznaje dr hab. Czerwionka. – Wiele oczyszczalni zrezygnowało z niego bardzo szybko, gdyż wydawało im się, że wystarczy po prostu raz kupić wszystko, co do procesu Anammox potrzebne. A tak nie jest – dodaje.

Ścieki to nie problem

Badacz przekonuje, że gra jest jak najbardziej warta świeczki: dzięki usprawnieniom w procesie oczyszczania wód z produkcji biogazu może się okazać, że już niedługo "odzyskiwać" będziemy z niego nie tylko energię elektryczną.

– Ze ścieków możemy odzyskiwać np. fosfor. Pierwiastka tego coraz bardziej brakuje w przyrodzie, a tymczasem w przemyśle jest wykorzystywany na potęgę – tłumaczy dr hab. Czerwionka.

Jak dodaje, kontakt z jednym z zastosowań fosforu mamy praktycznie codziennie: jest składnikiem napojów typu cola.

– Ten przykład zawsze przykuwa uwagę studentów – śmieje się mój rozmówca. – Nie jest on jednak aż tak abstrakcyjny. Wykorzystujemy bardzo dużo zasobów naturalnych i po prostu musimy odzyskiwać ich tyle, ile tylko damy radę. A ścieki są w nie bogate, zatem powinniśmy o nich myśleć nie jako o "problemie", a jako o cennym źródle surowców – podsumowuje.