كيف يقوم الخبراء في المملكة العربية السعودية بتسخير قوة الميكروبات لعلاج مياه الصرف الصحي
رياده: ماذا لو كانت الإجابة على معالجة المياه العادمة في الماء نفسه؟ في جامعة كينغ عبد الله للعلوم والتكنولوجيا ، يقوم فريق بقيادة البروفيسور باسكال سايكالي بتسخير القوة الطبيعية للميكروبات الموجودة في مياه الصرف الصحي – ليس فقط لتنظيفها ، ولكن لتوليد الطاقة وخلق موارد قيمة.
بدلاً من الاعتماد على أنظمة قديمة كثيفة الطاقة ، يقوم فريق Saikaly بتطوير حلول مبتكرة قائمة على الطبيعة تحول النفايات إلى أداة للاستدامة. تقنيتهم الرئيسية؟ نظام كهروكيميائي ميكروبي يستفيد من كيفية “التنفس الميكروبات”.
بعض الميكروبات قادرة على عملية تسمى نقل الإلكترون خارج الخلية – نقل الإلكترونات خارج خلاياها إلى الأسطح الصلبة. في ظل الظروف المناسبة ، يخلق هذا تيارًا كهربائيًا صغيرًا ولكنه مفيد.
“في الأنود ، فكر في الأكسدة ، فأنت تطلق الإلكترونات بشكل أساسي. في الكاثود ، يشبه الأمر امتصاص الإلكترونات” ، قال سايكالي لـ Arab News. “لديك كائنات حية تطلق الإلكترونات في جانب الأنود. في جانب الكاثود ، لديك كائنات يمكنها التقاط هذه الإلكترونات.”
تساعد هذه العملية – باستخدام النشاط الميكروبي الطبيعي والظروف التي يتم التحكم فيها مثل الرقم الهيدروجيني ، وإمكانية الإلكترود ونوع الركيزة – على علاج مياه الصرف أثناء استعادة الطاقة والمواد الكيميائية مثل الميثان.
وقال سايكالي: “أنت لا تضيف أي طاقة أخرى إلى العملية برمتها ، لذلك نقوم بتقليل استهلاك الطاقة”.
على عكس أساليب معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية ، والتي تم تطويرها منذ أكثر من قرن وتعتمد اعتمادًا كبيرًا على التهوية ، فإن هذه الأنظمة الجديدة أكثر كفاءة. وفقًا لـ Saikaly ، تتطلب الطرق الحالية 0.6 كيلو واط ساعة من الطاقة لكل متر مكعب من المياه المعالجة وتنتج كميات كبيرة من الحمأة المتبقية.
وقال “التكنولوجيا التي نستخدمها حاليًا تولد الكثير من المواد الصلبة المتبقية”. “في أي عملية معالجة بيولوجية ، تنتج نفايات. وهذه النفايات ، نسميها النفايات المتبقية أو الحمأة المنشطة للنفايات ، نحتاج إلى التخلص منها.
“هذا يعني أن هناك تكلفة إضافية يتعين علينا دفعها في عملية العلاج. لذلك ، إنها كثيفة الطاقة وتولد الكثير من المواد الصلبة المتبقية.”
يحتوي هذا القسم على نقاط مرجعية ذات صلة ، وضعت في (مجال الرأي)
لا يزيل النظام الميكروبي لفريق KAUST الملوثات ، ولكن ، في ظل العملية الصحيحة ، يمكن أيضًا إصلاح ثاني أكسيد الكربون – تحويله إلى غاز الميثان أو خلات ، وكلاهما يمكن استخدامه كوقود متجدد.
وقال سايكالي: “يمكنك تشغيله بدون الكائنات الحية الدقيقة ، وهناك تنتج الهيدروجين ، أو تقوم بتشغيله بالكائنات الحية الدقيقة ويمكنك توليد غاز الميثان أو أنواع أخرى من الركائز”.
الهدف من ذلك هو الانتقال من ببساطة معالجة النفايات إلى استرداد الموارد القيمة منه. وقال سايكالي: “كل التكنولوجيا الحيوية التي طورناها تنخفض بموجب هذا المبدأ”. “تعامل مع النفايات مع الانتعاش المتزامن للموارد. هذا هو مبدأنا.”
فريق ابتكار آخر قد طوره فريق Saikaly هو تقنية تسمى استطالة سلسلة الميكروبات. تم تصميم هذه العملية كبديل عن النفايات العضوية المليئة بالأرض ، وتحول نفايات الألبان والألبان إلى مواد كيميائية عالية القيمة بدلاً من الميثان منخفض القيمة.
وقال سايكالي: “وفقًا للرؤية 2030 ، سيتم إغلاق كل هذه المدافن وينبغي تحويل النفايات بعيدًا عن مدافن النفايات بحلول عام 2030 أو 2035”. “هذا يعني أن هناك حاجة ملحة لحل بديل لهذه الكمية الضخمة من النفايات العضوية التي يتم إنشاؤها.”
من بين المنتجات الثانوية لهذه العملية ، كازاي-مادة غنية بالبروتين تحتوي على 16 من الأحماض الأمينية الأساسية-مناسبة للاستخدام في تربية الأحياء المائية وتغذية الدواجن.
“نحن في مناقشات مع برنامج تربية الأحياء المائية في KAUST” ، قال Saikaly. “ونحن أيضًا في النقاش مع Sipchem ، وهي شركة كيمياء البترول. كما يريدون استخدام منتجاتنا لإنتاج البوليمرات. هناك نافذة كبيرة من التطبيقات التي هي أوسع بكثير ولديها قيمة أعلى من غاز الميثان.”
يتخلف الفريق أيضًا عن محطة معالجة مياه الصرف الصحي المتنقلة-نظام الغشاء المحبب للحمأة الحبيبية-تم تطويره بالشراكة مع عالم KAUST السابق محمد علي. يعامل مياه الصرف الصحي المحلية دون الحاجة إلى تهوية أو ضخ كثافة في الطاقة ، مما يجعلها مثالية للمواقع الريفية أو النائية.
يخدم النظام ، الذي يتم استخدامه بالفعل في Rabigh ، المملكة العربية السعودية ، ما يصل إلى 2000 شخص ، وهو مصمم لمعالجة 150 مترًا مكعبًا من مياه الصرف في اليوم.
هذه الابتكارات هي جزء من دفعة أوسع من سايكالي وفريقه لإعادة التفكير في كيفية تعاملنا مع النفايات – ليس كشيء للتخلص منه ، ولكن كشيء لتحويله. وعلى الرغم من أن العديد من هذه التقنيات لا تزال على بعد خطوات قليلة من النشر التجاري ، إلا أنها تظهر بالفعل كيف يمكن للعلم والاستدامة أن يسيران جنبًا إلى جنب.
وقال سايكالي: “نريد أن نفكر في الهدر ليس فقط لعلاج والتخلص من ذلك ، ولكن كهدف يمكننا استخدامه لاستعادة الموارد”.
اكتشاف المزيد من اشراق اون لاين
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
