Naukowcy opracowali skuteczny sposób oczyszczania ścieków w rolnictwie

Podczas produkcji sektor rolno-spożywczy wytwarza ogromne ilości ścieków. Substancje organiczne występujące w ściekach w dużych ilościach (chemiczne zapotrzebowanie tlenu, ChZT) należy poddać oczyszczaniu, żeby móc bezpiecznie odprowadzić oczyszczone ścieki do wód powierzchniowych.

Obecnie nawet najbardziej zaawansowane technologicznie systemy oczyszczania ścieków mają istotne ograniczenia, które wpływają na przemysł i środowisko. Naukowcy realizujący projekt Anaergy, finansowany ze środków UE, opracowali wysoce wydajną i kompaktową „maszynę” do oczyszczania ścieków.

Dużym wyzwaniem dla małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP) jest zachowanie konkurencyjności. 99 % firm w przemyśle rolno-spożywczym to MŚP. Ogromna ilość generowanych przez nie odpadów w stosunku do ilości wytworzonego produktu ma duży wpływ na ich rentowność.

Obecnie najbardziej zaawansowane beztlenowe komory fermentacyjne pozwalają na usunięcie tylko około 60–80 % substancji organicznych. W wyniku procesu fermentacji powstaje biogaz, który można potencjalnie wykorzystywać do zasilania oczyszczalni, ale wytwarzanie tego produktu fermentacji jest mało wydajne, ponieważ generuje uzysk na poziomie 35–50 %.

Wysoka wartość ChZT w ściekach po fermentacji metanowej oznacza, że niezbędne staje się oczyszczanie wtórne. Jednak dodanie kolejnego etapu do całego procesu oznacza niepewność co do jego skuteczności. Wiąże się także z potrzebą przeznaczenia większej ilości miejsca na sprzęt, a także generuje dodatkowe koszty dla MŚP, na które wiele z nich nie może sobie pozwolić, co z kolei prowadzi do wyższych opłat i kar.

Jak mówi Joaquin Murria Martin, koordynator projektu, „większość surowych ścieków trafia do rzek lub do oczyszczalni ścieków komunalnych, które nie są przystosowane do takiego typu odpadowych substancji przemysłowych, 30 razy bardziej zanieczyszczonych niż ścieki komunalne. Zatem oczyszczalnie ścieków komunalnych są przeładowane i mało wydajne, zużywając dodatkową energię i więcej chemikaliów. Oczyszczanie ścieków w miejscu ich odprowadzania jest 25 razy tańsze niż przeprowadzanie tego procesu po zmieszaniu z innymi ściekami”.

W ramach projektu Anaergy naukowcy opracowali opatentowaną wielofazową, sekwencyjną komorę fermentacyjną, która po raz pierwszy łączy proces fermentacji tlenowej i beztlenowej z fotokatalizatorami w kompaktowym systemie. „Chcieliśmy stworzyć maszynę zamiast procesu”, tłumaczy Murria Martin.

Maszyna jest zautomatyzowana, a jej ogólna wydajność jest imponująca – udało się to osiągnąć, zwiększając wydajność poszczególnych etapów tego sekwencyjnego procesu. Innymi słowy, każdy etap przyczynia się do skuteczności całego procesu.

Kluczem do sukcesu jest zastrzeżona technologia beztlenowego oczyszczania ścieków PUREMUST – specjalny system usuwający azotany, opracowany w ramach projektu Anaergy. Prototyp przetestowano w czterech zakładach pilotażowych, obniżając wartość ChZT aż do 99,8 % i umożliwiając bezpośrednie odprowadzenie oczyszczonych ścieków do gruntu.

Wyeliminowanie potrzeby wtórnego oczyszczania zmniejsza także koszty operacyjne o 60 %. Technologia opracowana w ramach projektu Anaergy kosztuje 150 000 euro, czyli dużo mniej niż tradycyjne komory fermentacyjne. Zwiększa także wydajność wytwarzania biogazu do nawet 60 %.

Mniejsze koszty inwestycyjne, operacyjne i konserwacyjne w połączeniu z wykorzystaniem wytwarzanego biogazu do zasilania zakładu sprawiają, że inwestycja zwraca się w ciągu 12–20 miesięcy. Konsorcjum planuje komercjalizację w pierwszym kwartale 2021 roku, a zyski w ciągu pierwszych czterech lat szacuje na ponad 17,9 mln euro.

Można spokojnie założyć, że wyniki projektu Anaergy w znaczny sposób przyczynią się do zwiększenia rentowności i zrównoważonego charakteru MŚP z sektora rolno-spożywczego. Dzięki ograniczeniu odprowadzania zanieczyszczeń do rzek oraz nadmiernego wykorzystywania energii i chemikaliów w procesie oczyszczania ścieków komunalnych, wyniki projektu Anaergy przyniosą również istotne korzyści dla środowiska.