Cточные воды содержат больше пригодной энергии, чем считали ученые
В соответствии с новым изучением определенный ранее потенциал сточных вод как источника энергии значительно недооценен.
Являются ли отходы, смываемые в канализацию, потерянной энергией? Люди, живущие в государствах со водопроводом и смывными туалетами, создают каждый день большие количества сточных вод.
По большей части благодаря экскрементам эти воды наполнены органическими соединениями, хранящими в собственных химических связях пригодную для применения энергию. Для ее сбора существует пара способов: к примеру, инженеры смогут приобретать метан при помощи анаэробного (бескислородного) разложения либо производить электричество с применением микробных источников энергии.
В течение последних лет возросло количество изучений о улучшении и развитии этих способов, поскольку полученная из сточных вод энергия имела возможность бы удовлетворить потребности в электричестве станций очистки воды а также стать источником в развивающихся государствах, где в данное время снабжение не хватает надежное. Но весьма интересно, сколько же пригодной энергии хранят в себе неочищенные сточные воды?
Данный вопрос подняли авторы изучения, размещённого в январском выпуске издания Environmental Science Technology. И их ответ таков: сточные воды, разумеется, содержат значительно больше энергии, чем предполагалось ранее.
Элизабет Хайдрих, аспирант Университета Ньюкасла Англии и ведущий создатель нового изучения, изучает микробные источники энергии – устройства, генерирующие электрический ток методом захватывания электронов, высвобождающихся при разложении бактериями органической материи в сточных водах. На протяжении подготовки докторского научно-исследовательского проекта она решила выяснить, на какой количество энергии из сточных вод смогут рассчитывать инженеры. «Казалось бы, разумеется и логично начать с данной неприятности», — отмечает она, но, к удивлению, фактически никто не задавался этим вопросом ранее.
Хайдрих отыскала лишь одно изучение, размещённое в 2004 году, в котором была сделана попытка решить эту проблему. Авторы совершили опробования неочищенных сточных вод, собранных очистной станцией в Торонто, и, применяя калориметрию (поглощения и измерение производства тепла), подсчитали внутреннюю химическую энергию примера и взяли значение 6,3 килоджоулей на литр. Они кроме этого сопоставили количество энергии, взятой от примера, с его химической потребностью в кислороде (ХПК), простое непрямое измерение растворенных органических соединений. На базе этого сравнения они определили, что в общем итоге в сточных водах, произведенных в 2004 году 6,8 биллионами людей во всем мире, находилось от 70 до 140 гигаватт постоянного энергоснабжения. (Одна громадная ядерная электростанция создаёт около 1 гигаватта.)
Но, по словам Хайдрих, результаты этого изучения, ссылки на которое возможно отыскать во многих научных статьях о микробных источниках энергии, приводят к.
До тестирования примера в калориметре его нужно высушить, и потому авторы поместили его на ночь в печь с температурой 103 градуса Цельсия. И без того как температура кипения некоторых органических жидкостей, содержащихся в сточных водах, включая метанол, этанол и муравьиную кислоту, ниже 103 градусов, Хайдрих пришла к выводу, что при таковой температуре какая-то часть испаряется. Эта утеря свидетельствует, что авторы не учли целый количество энергии, содержащийся в примере.
Итак, ученая со собственными сотрудниками подготовили образцы: один со станции, обрабатывающей коммунально-бытовые сточные воды, а второй с очистительных сооружений для смешанных сточных вод, содержащих химические вещества, утилизированные предприятими. Вместо печи они высушили образцы сублимацией перед тестированием в калориметре.
Обнаружилось, что промышленные сточные воды содержат около 16,8 килоджоулей на литр, тогда как бытовые – 7,6, что на 20 процентов больше, чем определялось прошлым изучением. Еще одним важным открытием Хайдрих и ее сотрудников стало то, что, учитывая крайнюю изменчивость сточных вод, в большинстве случаев применяемое измерение ХПК в конечном итоге не связано с содержанием энергии, а потому эти показатели являются недостоверными.
Если бы они применяли те же способы расчетов, что и в прошлом изучении, то, по словам авторов, они нашли бы только около половины количества энергии, содержащейся в каждом примере. Так, прошлое изучение возможно охарактеризовать как значительно недооцененное.
Способ Хайдрих имеет собственные ограничения: высушивание сублимацией занимает семь дней, а потому его нельзя использовать как способ стандартного тестирования. И не смотря на то, что данный метод сохраняет больше органической материи, чем высушивание в печи, в его результате кое-какие энергетические молекулы все же теряются.
Однако, Хайдрих отмечает, что результаты изучения имеют сиюминутное настоящее использование. Она растолковывает: «Я думаю, до этого момента считалось, что из коммунально-бытовых сточных вод нереально взять энергию, а потому не следует и пробовать. Сейчас, надеюсь, это вывод изменится».
Источник: Scientific American
