Uus tõhus viis gaasi tootmiseks reoveest

Teadlased töötasid välja senisest kaks korda tõhusama viisi biogaasi tootmiseks reoveesettest. Gaasi võib otse torustikku lasta.

Uue reoveesette töötlemise meetodi pilootuuring näitas, et see võimaldab tõhusalt toota taastuvmetaani, vähendades samal ajal töötlemiskulusid. Tulemused, mis avaldati ajakirjas Chemical Engineering Journal, võivad aidata kogukondadel jäätmeid jätkusuutlikumalt käidelda ning samal ajal saada gaasi energiatootmiseks.

Kui teadlased eeltöötlesid lähedalasuvast reoveepuhastist kogutud setet, siis suutsid nad toota võrreldes tavapäraste meetoditega 200% rohkem taastuvmetaani ning jäätmetega seotud kulud vähenesid peaaegu 50%. Taastuvmetaani saab kasutada samamoodi nagu fossiilkütust ehk maagaasi – näiteks elektritootmiseks, kodude kütmiseks või transpordis – kuid ilma samasuguse kliimamõjuta.

„See tehnoloogia muudab kuni 80% reoveesettest millekski väärtuslikuks,“ ütles artikli vastutav autor prof. Birgitte Ahring (WSU’s Bioproducts, Sciences, and Engineering Laboratory and the Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering). „Kui suudame seda lähenemist rakendada ka teistele orgaanilistele materjalidele, saame jäätmetöötlustehnoloogia, mis on efektiivsuse poolest maailmatasemel.“

Praegune reoveegaas gaasitorusse ei sobi

Reoveepuhastid kasutavad suures koguses elektrit linnareovee puhastamiseks, moodustades näiteks 3–4% USA koguelektritarbimisest. Sageli on need väiksemates kogukondades suurimad elektritarbijad. Nende protsessid panustavad ka kliimasoojenemisse, lisades atmosfääri igal aastal umbes 21 miljonit tonni kasvuhoonegaase.

Ligikaudu pooled USA 15 000 reoveepuhastist kasutavad anaeroobset lagundamist, et puhastada vett, vähendada reoveejäätmete hulka ja toota ka biogaasi. Anaeroobse lagundamise protsessi kasutatakse ka Tallinna ja Tartu reovee puhastamiseks. See protsess, kus mikroorganismid lagundavad jäätmeid, on aga ebatõhus ega suuda lagundada kõiki settes leiduvaid keerulisi molekule. Süsiniku muundamise efektiivsus CCE ≤ 40%. Tekkinud biogaas, mis koosneb süsihappegaasist ja metaanist, on piiratud kasutusvõimalustega, sest süsihappegaasi jm. on selles liiga palju ning järelejäänud sete ladestatakse enamasti prügilatesse. Ladestamine aga maksab üha rohkem.

Bakter teeb kõik metaaniks

Uuringus töödeldi setet enne anaeroobset lagundamist kõrge temperatuuri ja rõhu all, lisades väikese koguse hapnikku. Kõrgsurve tingimustes toimib hapnik katalüsaatorina, lagundades pikad polümeerahelad. Teadlased näitasid, et selline eeltöötlus vähendas sette töötlemise kulusid 494 dollarilt 253 dollarini kuivaine tonni kohta..

Seejärel kasutas meeskond nende avastatud ja isoleeritud bakteritüve Methanothermobacter wolfeii BSEL, et biogaasi „parendada“, muutes süsihappegaasi vesiniku abil metaaniks ehk rohemetaaniks. Analüüs näitas, et saadud gaas koosnes 99% ulatuses puhtast metaanist.

„See bakteritüvi ei vaja peaaegu midagi – see on tõeline tööloom,“ ütles Ahring. „See ei vaja orgaanilisi lisaaineid ega suurt hoolt. Piisab veest ja vitamiinilisandist.“

Teadlased teevad koostööd WSU innovatsiooni ja ettevõtluse bürooga ning on bakteritüve patenteerinud. Praegu arendavad nad koos tööstuspartneriga suuremahulist projekti.

„See lähenemine mitte ainult ei paranda süsiniku muundamise efektiivsust ja metaani saagist, vaid võimaldab ka otse toota torustikukvaliteediga biogaasi minimaalse CO₂ sisaldusega – lahendades kaks peamist olemasolevate sette-energia süsteemide piirangut ühe skaleeritava meetodiga,“ ütles Ahring. „Ühendades edukalt täiustatud eeltöötluse ja bioloogilise biogaasi väärindamise, pakub see töö uut integreeritud lähenemist jätkusuutlikuks settekäitluseks, maksimeerides energiataastuse ning toetades ringbioökonoomiat.“