استفاده از سلول سوختی برای به دست‌آوردن انرژی از تصفیه آب و فاضلاب، مسیر جذابی را برای ایجاد ارزش بوجودآورده‌است.
در فرآیندهای امروزی ، آب‌های زیرزمینی مورد استفاده برای آشامیدن معمولاً برای حذف متان تصفیه می‌شوند.
روی‌آوردن به فناوری انرژی برای تصفیه آب
فنآوری‌های سلولی سوخت به عنوان یکی از راه‌های پایداری برداشت و تصفیه آب‌های زیرزمینی مورد نظرقرارگرفته است.
متان معمولاً در آب‌های زیرزمینی یافت می‌شود و اگر آب برای شُرب مصرف شود ، باید به عنوان بخشی از فرآیند تصفیه متان از آب حذف شود.
در حالیکه مدتهاست که در موتورهای احتراق داخلی از متان حاصل از تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود ، اما کارایی نسبتاً ضعیف آنها هنگام استفاده از گاز غنی از متان ، منجر به رویکردهای جایگزین شده است.
یک مطالعه که اخیراً در هلند انجام شده ، ثابت کرده است که می‌توان متان استخراج شده از تصفیه آب و فاضلاب را برای تأمین انرژی سلولهای سوختی اکسید جامد (SOFC) استفادده کرد.
یک تصفیه خانه در شهر اسپاننبورگ ، هلند با استفاده از برج های خلاء ، آب زیرزمینی را با غلظت متان ۴۵ میلی گرم در لیتر بازیابی و تصفیه کرد.
از کربن فعال شناور برای حذف آثاری از سولفید هیدروژن از گاز بازیابی شده استفاده شد ، در همین حال از اصلاح بخار برای سلب هیدروژن از متان برای استفاده در سلول سوختی الکتروشیمیایی استفاده شد.
“این فرایندهای اضافی باعث می شود که سیستم از کارآیی کمتری برخوردار باشد .”
برای کارکرد سلول سوختی اکسید جامد و جلوگیری از آسیب رساندن به ترکیبات گوگرد ، پردازش بیشتر گاز ، از جمله تمیز کردن و اصلاح ، نیاز است.
بر اساس این مطالعه متان بازیافت‌شده در اسپاننبورگ قادر به اجرای یک سیستم SOFC 915 کیلوواتی بود. که بیش از نیمی از کل انرژی الکتریکی مورد نیاز نیروگاه را تأمین می‌کرد.
در نتیجه ، میزان انتشار گازهای کلی به میزان ۱۷.۶ درصد یا در حدود ۱۷۹۴ تن CO2 کاهش یافت.
گاز گلخانه ای به مقدار قابل توجه
متان به طور معمول از باکتری ها و تجزیه مواد آلی یا رسوبات گاز طبیعی مشتق می‌شود ، همچنین یک گاز گلخانه ای قابل توجه است.
پس از حذف این گاز از آب و دفع پس از آن با تهویه هوا یا شعله‌ور شدن می‌تواند. به معنای این باشد که فرآیندهای تصفیه آب به یک عامل بزرگتر درگرم شدن کره زمین تبدیل می‌شوند.
“متان حاصل از تصفیه فاضلاب مدتهاست که در موتورهای احتراق داخلی مورد استفاده قرار می گیرد. اما کارایی نسبتاً ضعیف آنها هنگام استفاده از گاز غنی از متان منجر به کاوش رویکردهای جایگزین شده است.”
بررسی دقیق فناوری سلول سوختی
سلولهای سوخت جامد اکسید انعطاف پذیر هستند و می‌توانند به طور بالقوه تا ۶۰ درصد به بازده الکتریکی برسند ، که دور از موتورهای معمولی نیست.
تلاش‌های دیگری نیز برای استفاده از متان و سایر مواد حاصل از تصفیه فاضلاب در سلولهای سوختی صورت گرفته است.
به عنوان مثال از سلولهای سوختی میکروبی (MFC) برای تصفیه طیف وسیعی از آلاینده‌های فاضلاب استفاده‌شده‌است. و می‌تواند به طور مستقیم از جریان فاضلاب، انرژی و همچنین مواد شیمیایی مفید تولید‌کند.
سلولهای سوختی میکروبی و باکتریایی می‌توانند از موادزائد غنی از موادآلی مانند آنچه در گیاهان تصفیه آب وجود دارد. جریان الکتریکی تولید کنند.
گسترس بازار سلول های سوختی میکروبی
طبق یک گزارش و تجزیه و تحلیل داده‌ها، پیش‌بینی می‌شود بازار جهانی باطری‌های سوختی میکروبی تا سال ۲۰۲۶ به ۱۹.۵ میلیون دلار برسد. که عمده آن برای تصفیه آب تمیز است.
اگرچه این یک رقم متوسط جهانی است ، اما پتانسیل قابل توجهی برای تأثیر فن آوری های سلول سوختی در بخش تصفیه آب وجود دارد.
یک فرصت بزرگ در بازار تصفیه آب
دکتر میکائلا کندال ، مدیر اجرایی سلول سوخت مستقر در انگلیس ، می‌گوید:
“فرآیندهای الکتروشیمیایی کارآمد و تمیز موجود در باطری‌های سوختی، فرصتی بزرگ برای بهبود پایداری در بخش تصفیه‌فاضلاب با استفاده موثرتر از مواداولیه موجود در آب‌است.” .
وی اضافه‌کرد”این فرایندها نه تنها کیفیت آب را بهبود میبخشند بلکه می‌توانند روند تصفیه را برای تأمین انرژی پاک و منابع بالقوه ارزشمند نیز مهارکنند.
“سلولهای اکسید جامد میکروتوبولار سوختی ، قادر به کار در جریان‌های فاضلاب خام بدون نیاز به اصلاح بخار خارجی هستند.
وی نتیجه گیری می کند: “
“باظهور فنآوری های جدید باطری سوختی و افزایش حجم تولید، همه پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که کاهش سریع قیمت باطری‌های سوختی در این کارتها وجود دارد. و این فناوری را به گزینه‌ای آشکار برای بازیابی انرژی در فرآیندهای تصفیه آب تبدیل‌کرده‌است.”
روزهای ابتدایی استفاده از فناوری باطری سوختی در فرایندهای تصفیه آب است ، اما شواهد فزاینده ای در مورد مزایای قابل توجه آنها وجود دارد.
استفاده گسترده می تواند این بخش را با محیط زیست سازگارتر کند و همزمان اقتصاد تصفیه آب را بهبود بخشد.
منبع: Aquatech