Из стоков — в топливо: новая технология увеличила выход биогаза на 200%

Команда Вашингтонского государственного университета (WSU) разработали технологию переработки осадка сточных вод, позволяющую значительно увеличить производство возобновляемого природного газа. Результаты пилотного исследования опубликованы в Chemical Engineering Journal.

Речь идёт о модернизации традиционного процесса анаэробного сбраживания, который используется на очистных сооружениях для утилизации осадка сточных вод и получения биогаза. Такой метод применяется примерно на половине очистных станций США, однако его эффективность ограничена: значительная часть органических соединений не разлагается, а остатки направляются на захоронение.

Предложенный подход включает предварительную обработку осадка при высокой температуре и давлении с добавлением кислорода. В этих условиях кислород выступает в роли катализатора, разрушая сложные органические структуры и облегчая их последующее разложение микроорганизмами.

По результатам испытаний, такая схема позволила увеличить выход возобновляемого природного газа на 200% по сравнению с традиционными методами. Одновременно стоимость утилизации снизилась почти вдвое — с 494 до 253 долларов за тонну сухого вещества.

Дополнительно исследователи применили новую бактериальную культуру, способную преобразовывать углекислый газ и водород в метан. Это позволило повысить качество биогаза: полученный продукт содержит до 99% метана и может использоваться аналогично природному газу — для выработки электроэнергии, отопления или в транспорте.

Отмечается, что до 80% осадка сточных вод в рамках новой технологии может быть преобразовано в полезный энергетический ресурс. Это снижает объёмы отходов и одновременно повышает энергоэффективность очистных сооружений.

Проблема переработки сточных вод остаётся значимой для энергетики и экологии. Очистные сооружения потребляют до 3–4% всей электроэнергии в США и ежегодно формируют значительные выбросы парниковых газов. При этом существующие технологии не обеспечивают полного извлечения энергии из отходов.

Разработанный метод объединяет предварительную термохимическую обработку и биологическое «обогащение» газа, что позволяет повысить эффективность всего процесса и приблизить его к принципам циркулярной экономики.

В настоящее время исследователи работают над масштабированием технологии совместно с промышленными партнёрами. Отдельно отмечается, что разработанная бактериальная культура запатентована.