Отпадните води от промишлеността често съдържат биомаса и ценни материали
(снимка: CC0 Public Domain)
Майкъл Ален
Промишлените отрасли в ЕС – от хранително-вкусовата и питейна промишленост до химическата и биотехнологичната – търсят начини да извлекат полза от материалите, които се съдържат в използваната вода.
В продължение на десетилетия по-голямата част от отпадните води на пивоварната Мау Сан Мигел в град Леида, в североизточна Испания, изтичат в канализацията.
Сега те се използват за генериране на енергия и топлина за пивоварната, която участва в изследователски проект, получил финансиране от ЕС, за да превърне отпадните води в повторно използваем ресурс.
Частици за биогаз
Мау Сан Мигел, водещият производител на бира в Испания, използва вода за почистване на пивоварната в Леида, както и за измиване на резервоарите за ферментация и старите бутилки, преди да бъдат рециклирани и повторно напълнени.
В резултат на това отпадните води са пълни с органични вещества — така наречената биомаса — като например стара бира и частици от хмел и зърно, които могат да бъдат превърнати в биогаз.
„В отпадните води има енергия под формата на биомаса или топлина, която можете да оползотворите“, казва д-р Ане Клейбьокер, изследовател в Научно-изследователския център по водите KWB в Берлин, Германия.
Тя казва, че отпадните води от промишлеността съдържат и други материали, като например хранителни вещества, които могат да бъдат икономически ценни, при условие че се открият начини за извличането им.
Клейбьокер е помощник-ръководител на подкрепяния от ЕС проект, който събира заедно изследователски организации, университети и бизнеси от държавите в ЕС, които включват наред с други Гърция, Дания, Италия и Франция. Извън ЕС в проекта участват Израел, Норвегия и Обединеното кралство.
Дейности на място
Наречен ULTIMATE, този 53-месечен проект се координира от нидерландския научно-изследователски институт по водите KWR и трябва да продължи до октомври 2024 г.
Той се концентрира върху пилотни инсталации в хранителната и питейната, нефтохимическата и биотехнологичната промишленост. Според д-р Герард ван ден Берг, ръководител на проекта и на екипа в KWR, целта е да се покаже осъществимостта в мащаб на разработени в лабораториите технологии за извличане на материали от отпадните води.
В център за преработка на цитрусови плодове в Гърция и при производител на зехтин в Израел пилотни инсталации извличат съединения от растенията, като полифеноли и антиоксиданти, които могат да се използват като багрила, добавки за храни и хранителни добавки, както и химични съединения за производството.
По-далече на север, в химическа инсталация във Франция се изследва дали химикали и метали, като сяра и молибден, могат да се извличат от вода, използвана за промиване на газове, генерирани от изгарянето на отпадъци.
Още по̀ на север е демонстрационната инсталация в дестилерията за уиски Гленморанджи в шотландските планини.
В нея се извличат амоняк и фосфор, които се използват за наторяване на местните ечемичени ниви, и се улавя топлина за повторна употреба в този процес от реактор, произвеждащ биогаз от отпадни води.
Освен това отпадните води се пречистват, за да могат да се използват за почистване на дестилерията.
Рентабилността на тези дейности варира и в някои случаи е необходима допълнителна работа, за да се засилят икономическите ползи. Във всеки случай, важността на тези дейности се състои в това, че те сочат пътя към нов и по-устойчив начин за осъществяване на работните процеси в промишлеността.
Промишлени връзки
Клейбьокер казва, че проектът цели да създаде „индустриална симбиоза“, при която различни промишлени отрасли обменят отпадните си продукти.
„Преди да започнем да оползотворяваме нещо, вече знаем кой има нужда от него“, казва тя.
Европа има огромен потенциал в тази област, тъй като европейските държави развиват голям брой различни промишлени отрасли, разположени относително близо един до друг, което улеснява въпросите с логистиката, според Клейбьокер.
В крайна сметка обаче най-ефективният израз на цялата идея за „кръгова икономика“ е, когато бизнесите извличат и използват повторно материалите от собствените си отпадъци — както прави Мау Сан Мигел в Леида, който се намира на 150 км западно от Барселона.
Използването на биогаз, произведен от отпадъците на пивоварната за производството на електричество и топлина за обекта, има такъв успех, че компанията е в процес на разширяване на биореактора.
Това ще включва и стъпка, изпитана в ULTIMATE, за подобряване на производството на биогаз чрез стимулиране на растежа на различен вид микроорганизми — електроактивните.
Понастоящем около 2 % от енергийните потребности на пивоварната могат да се покрият от системата за биогаз. В бъдеще този дял би могъл да нарасне до около 6 %.
Как да стигнем до успех
Извън техническите проблеми при оползотворяване на водата лежат организационни, регулаторни, икономически и социални пречки, които са предмет на отделен проект, финансиран от ЕС.
Под името WIDER UPTAKE той продължава четири години и половина, до октомври 2024 г. Проектът работи върху пътна карта за широко разпространение на повторното използване на отпадните води и оползотворяване на ресурсите.
„Има редица технически решения, но те не помагат, ако няма верига за добавяне на стойност след преработващата инсталация“, казва д-р Херман Хелнес, старши изследовател и специалист по управление на водите в норвежката научно-изследователска организация SINTEF.
Той е един от ръководителите на WIDER UPTAKE, който изпробва пилотни решения в пет демонстрационни обекта. Четири от тях са в европейски държави — Италия, Нидерландия, Норвегия и Чешката република — и един се намира в Гана.
Проверки на водата
В чешката столица Прага проектът проучва използването на отпадни води, които нормално се отвеждат във река Вълтава, за напояване на паркове и други зелени площи в града.
Идеята се сблъсква с регулаторна пречка, тъй като Чешката република е приела да не следва незадължителните европейски минимални стандарти за повторно използване на водите за напояване, според Хелнес.
Резултатът е законова празнина в Чехия, която не разрешава използването на отпадните води за напояване.
Изследователите се опитват да покажат, че напояването на зелени площи с тази категория отпадни води е безопасно.
Пилотната схема изпитва използването на третираните отпадни води върху различни растения и разглежда последиците от това върху растежа им, както и натрупването на химикали в растенията и околната почва.
Използват се три варианта на отпадните води, а резултатите се сравняват: един, при който те идват директно от пречиствателната инсталация, друг, при който преминават допълнително нанофилтриране, и трети, при който водите преминават нанофилтриране и процес на ултравиолетова дезинфекция.
Досега изпитванията подсказват, че и трите са безопасни за напояваните растения и цветни лехи според Хелнес.
Надеждата на изследователите е, че това доказателство може да се използва за разработването на минимални стандарти за напояването за Чешката република.
Разрастване
Проектът WIDER UPTAKE проучва и използването на отпадни води за напояване в селското стопанство в Италия и Гана.
В Норвегия проектът разглежда оползотворяването на торове и почвени подобрители от отпадни води.
А в нидерландската столица Амстердам изследователите извличат минерали и растителни влакна от отпадни води за производството на биобазиран композитен материал, който може да се използва за продукти, като например градински пейки и облицовки на сгради.
Хелнес цитира необходимостта да се променят някои възприятия на местно равнище за възможностите, предоставяни от тези дейности, като споменава за откъслечни данни за бюрократично нежелание за промяна на практиките, констатирани по време на проекта.
„Трябва да преодоляваме бариери не само в разпоредбите, но и в приемането от хората“, казва той.
Изследванията в тази статия са финансирани от програма „Хоризонт“ на ЕС. Възгледите на интервюираните лица не отразяват непременно позицията на Европейската комисия. Статията е публикувана за пръв път в Horizon, списанието за изследвания и иновации на ЕС.