Метод очистки, известный как микробиологический электролитический улавливание углерода (MECC), очищает сточные воды экологически безопасным способом за счет электрохимической реакции, которая поглощает больше CO2, чем выделяет, создавая при этом возобновляемую энергию.«Этот энергетически положительный, углеродно-отрицательный метод потенциально может иметь огромные преимущества для ряда отраслей с высоким уровнем выбросов», — сказал Чжийонг Джейсон Рен, доцент кафедры гражданского, экологического и архитектурного проектирования в CU-Boulder и старший автор книги новое исследование, которое недавно было опубликовано в журнале Environmental Science and Technology.Очистка сточных вод обычно вызывает выбросы CO2 двумя способами: ископаемое топливо, сжигаемое для питания оборудования, и разложение органических материалов в самих сточных водах. Кроме того, существующие технологии очистки сточных вод потребляют большое количество энергии.
Коммунальные предприятия в Соединенных Штатах ежегодно очищают около 12 триллионов галлонов городских сточных вод и потребляют примерно 3 процента всей электроэнергии страны.Существующие технологии улавливания углерода энергоемки и часто требуют дорогостоящих процедур транспортировки и хранения.
MECC использует естественную проводимость соленых сточных вод для облегчения электрохимической реакции, которая предназначена для поглощения CO2 как из воды, так и из воздуха. Этот процесс превращает CO2 в стабильные минеральные карбонаты и бикарбонаты, которые могут использоваться в качестве сырья в строительной отрасли, использоваться в качестве химического буфера в самом цикле очистки сточных вод или использоваться для противодействия кислотности ниже по течению от процесса, например, в океане.В результате реакции также образуется избыточный газообразный водород, который можно накапливать и использовать в качестве энергии в топливном элементе.Полученные данные дают возможность эффективно очищать сточные воды на месте без рисков или затрат, обычно связанных с их удалением.
Необходимы дальнейшие исследования для определения оптимальной конструкции системы MECC и оценки потенциала масштабируемости.«Результаты следует рассматривать как подтверждение правильности концепции с многообещающими последствиями для широкого круга отраслей, — сказал Рен.
У энергетических компаний есть много причин для радости в связи с возможностью использования решения по очистке сточных вод с отрицательным выбросом углерода. План экологически чистой энергетики Агентства по охране окружающей среды, который, как ожидается, вступит в полную силу в 2020 году, потребует от электростанций соблюдения пониженных уровней выбросов CO2.Исследование также может иметь положительные долгосрочные последствия для Мирового океана.
Приблизительно 25 процентов выбросов CO2 впоследствии поглощается морем, что снижает pH, изменяет химический состав океана и, следовательно, угрожает морским организмам, особенно коралловым рифам и моллюскам. Однако растворенные карбонаты и бикарбонаты, производимые с помощью MECC, могут химически противодействовать этим эффектам, если их добавить в океан.«Эта система очистки генерирует щелочность с помощью электрохимических средств, и мы потенциально можем использовать это, чтобы помочь компенсировать эффекты закисления океана», — сказал Грег Рау, старший научный сотрудник Института морских наук Калифорнийского университета в Санта-Круз и соавтор. исследования. «Это одна из нескольких экологически чистых вещей, которые делает эта технология».
Многие очистные сооружения расположены на береговой линии, что повышает вероятность того, что будущая реализация MECC на этих объектах может сочетать снижение выбросов CO2 и кислотности океана.
