في مواجهة التوسع السكاني، والبنية التحتية القديمة لمعالجة مياه الصرف الصحي، والقلق المتزايد من الملوثات التي تصعب معالجتها مثل المستحضرات الصيدلانية، يزداد الاهتمام العالمي بتقنيات معالجة المياه الجديدة التي يمكنها إزالة مجموعة واسعة من ملوثات المياه بشكل فعال وبتكلفة معقولة.
في غضون ذلك، أعلنت جامعة ولاية واشنطن أن هناك طريقة جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي يمكن أن تحول بقايا الحمأة إلى وقود حيوي بكفاءة، وهو تقدم يمكن أن يساعد المجتمعات والبيئة على خفض تكاليف معالجة النفايات.
ما هي الحمأة؟
يمكن وصف حمأة مياه الصرف الصحي بأنها المواد شبه الصلبة- سواء كانت عضوية أو غير عضوية- المتبقية كمنتج ثانوي من معالجة المياه العادمة الناتجة عن القطاع الصناعي أو البلدية، والتي تترسب في أحواض محطات معالجة المياه.
وتعد حمأة الصرف الصحي منتجاً غير مطلوب، إذ تستخدم حوالى نصف محطات معالجة مياه الصرف الصحي في الولايات المتحدة الهضم اللاهوائي لتقليل هذه النفايات، ومع ذلك، عادة ما ينتهي الأمر بالحمأة المتبقية في مدافن النفايات.
كما تستخدم مرافق معالجة مياه الصرف الصحي أيضاً كميات كبيرة من الكهرباء لتنظيف مياه الصرف الصحي، وهي غالباً ما تكون أكبر مستخدم للكهرباء في المجتمعات الصغيرة.
خطوة إضافية فارقة!
وفقاً لتقرير مجلة «ويست مانجمنت» قام فريق بحثي بجامعة ولاية واشنطن باختبار تقنية المعالجة المسبقة، مضيفاً خطوة إضافية إلى العلاجات النموذجية واستخدام بخار عالي الضغط يحتوي على الأكسجين لتفكيك حمأة الصرف الصحي.
ووجد الباحثون أنهم كانوا قادرين على تحويل أكثر من 85% من المواد العضوية إلى غاز حيوي، والذي يمكن استخدامه لإنتاج الكهرباء أو ترقيته إلى الغاز الطبيعي المتجدد لشبكة الغاز الطبيعي أو للاستخدام المحلي.
وتؤدي إضافة خطوة المعالجة الجديدة إلى تحسين التحويل اللاهوائي لحمأة مياه الصرف الصحي في منشأة معالجة مياه الصرف الصحي، من معدل التحويل الحالي الذي يقل عن 50%.
وقالت «بيرجيت أرينج» أستاذة الهندسة الكيميائية والحيوية التي قادت البحث: «لقد ثبتت المعالجة أنها فعالة للغاية، وهذا مثير... يمكن أن يكون هذا قابلاً للتطبيق ويمكن أن نبدأ في استكشافه في ولاية واشنطن»، مضيفة: «عدم إهدار النفايات ولكن استخدام إمكاناتها بدلاً من ذلك له مزايا كبيرة».
تفاصيل عملية المعالجة الجديدة
كان فريق البحث بجامعة واشنطن يدرس عملية المعالجة المسبقة هذه لعدة سنوات، ويستخدمونها لتحطيم القش والمواد الخشبية، ولم يكونوا متأكدين من أن العملية ستعمل مع التركيبة المختلفة لحمأة الصرف الصحي، مثل الدهون والبروتينات، لكنهم فوجئوا بشكل إيجابي.
وعالج الباحثون الحمأة عند درجة حرارة وضغط مرتفعين بالأكسجين المضاف قبل عملية الهضم اللاهوائي، حيث تعمل الكمية الصغيرة من الأكسجين تحت ظروف الضغط المرتفع كعامل مساعد على تكسير البوليمرات في المادة.
ورغم أن هذا الحل قد لا يكون مناسباً لاستخدامه على نطاق واسع، ولكن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون مفيدة بشكل خاص للمجتمعات الأصغر، والعديد منها متحمس لتقليل النفايات وتأثيرها على المناخ.
ماذا بعد؟
في الوقت الحالي، يعمل فريق الجامعة مع «كلين فانتاج» Clean-Vantage، وهي شركة ناشئة للتكنولوجيا النظيفة مقرها ريتشلاند وتنشط في مجال معالجة المياه، وكذلك مع مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني «بي إن إن إل»، الذي يقوم بتحليل اقتصادي تقني للعملية الجديدة.
ويسعى الباحثون إلى توسيع نطاق العمل في منشأتهم التجريبية الموجودة في جامعة واشنطن لإثبات العملية بشكل أكبر، كما أنهم يدرسون كيفية تحويل الغاز الحيوي بكفاءة إلى غاز طبيعي متجدد أكثر قيمة من خلال عملية حيوية جديدة.
وبينما يمكن استخدام الغاز الحيوي لإنتاج الكهرباء، فإن إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد يمكن أن يسمح للمجتمعات الريفية بإنتاج وقود النقل المحلي لتزويد مركباتهم بالوقود.
ويبدو أن عمليات إعادة تدوير الصرف الصحي تتقدم على التخلص من القمامة، وقد أدى بحث هذا الفريق إلى سد الفجوة بشكل أكبر، وربما في المستقبل يصبح من الممكن التخلص من الصرف الصحي والقمامة بشكل كامل ضمن اقتصاد دائري. المصدر: (أويل برايس وارقام)
