Исследователи из Департамента строительства, гражданской и экологической инженерии Concordia в сотрудничестве с Bio-Terre Systems Inc. ведут борьбу с глобальным потеплением в более холодных странах.
Их любимое оружие? Холодолюбивые бактерии.
В исследовании, опубликованном в журнале Process Safety and Environmental Protection, авторы Раджиникант Раджагопал, Дэвид Беллаванс и Мохаммад Сайфур Рахаман демонстрируют жизнеспособность использования анаэробного сбраживания в низкотемпературной (20°C) среде для преобразования твердых пищевых отходов в возобновляемые источники энергии и органические удобрения.
Они использовали психрофильные бактерии, которые процветают при относительно низких температурах, для расщепления пищевых отходов в специально разработанном биореакторе. При этом они получили удельный выход метана, сравнимый с более энергоемкими процессами анаэробного сбраживания.
«Здесь существует огромный потенциал для сокращения количества топлива, которое мы используем для обработки твердых отходов», - объясняет Рахаман.
"Управление пищевыми отходами и их обработка являются глобальной проблемой, особенно для холодных стран, таких как Канада, где температура часто опускается ниже -20°C, а потребности в энергии, связанные с обогревом, высоки."
Он добавляет, что наиболее часто используемые формы анаэробного сбраживания требуют большого количества энергии для нагрева биореакторов и поддержания температуры для оптимальной работы бактерий.
"Мы узнали, что теперь мы можем использовать адаптированные психрофильные бактерии для получения уровня метана, сравнимого с более распространенными формами, при меньшем потреблении энергии."
'Новое многообещающее направление исследований'
Во всем мире ежегодно создается более 1,3 миллиарда тонн бытовых отходов, и ожидается, что к 2025 году это число возрастет до 2,2 миллиарда. мощный парниковый газ, в основном состоящий из двуокиси углерода, метана и сероводорода.
Сам по себе этот богатый метаном биогаз представляет значительную угрозу для климата, поскольку метан обладает потенциалом глобального потепления, который в 21 раз превышает потенциал двуокиси углерода.
Но, по словам исследователей, инженерные методы анаэробного сбраживания также могут быть адаптированы для улавливания таких газов и преобразования их в возобновляемую энергию.
Используя такие устройства, как купола для хранения биогаза, биофильтры или комбинированные системы когенерации тепла и электроэнергии, например, можно собирать, очищать и преобразовывать метан в тепло или электричество, которые затем могут заменить большинство ископаемых видов топлива.
С агрономической точки зрения в процессе также образуются остаточные продукты дигестата, богатые азотом и фосфором, которые впоследствии можно восстановить и использовать в качестве удобрения для растений.
Процесс загрузки биореактора уникален. Он включает в себя подход с полунепрерывным переливом постоянного объема: количество пищевых отходов, подаваемых в нижнее отверстие, требует удаления равного количества очищенных стоков сверху.
Исследователи провели различные испытания извлеченного материала, чтобы определить его физико-химические характеристики, а также контролировать качество и количество биогаза.
«Не так много исследований посвящено разработке новых приложений для обработки пищевых отходов», - говорит Раджагопал. «Мы надеемся, что это исследование положит начало многообещающему новому направлению исследований».