لجميع مدن العالم، مياه الصرف الصحي إنها تمثل مشكلة كبيرة يجب إدارتها بشكل مناسب. يتم تنفيذ محطات معالجة مياه الصرف الصحي بغرض إزالة الملوثات قبل تصريفها مرة أخرى إلى البيئة.
ومع ذلك، منذ بضع سنوات حتى الآن، تم استكشاف الأساليب والتقنيات التي لا تسعى فقط إلى تنقية المياه، ولكن أيضًا تحويل النفايات إلى طاقةمع الاستفادة من إمكانات الطاقة التي تحتويها هذه المياه.
ما هي مياه الصرف الصحي؟
ال مياه الصرف الصحي هي المياه التي تم استخدامها للأنشطة المنزلية أو الصناعية أو الزراعية والتي تحتوي على النفايات والملوثات. وتصنف هذه المياه إلى مياه منزلية وصناعية ومياه أمطار حسب مصدرها. بشكل عام، فهي مشكلة بيئية كبيرة بسبب الملوثات التي تسببها وتأثيرها على البيئة إذا لم يتم علاجها بشكل صحيح. بالنسبة للمدن، تعد معالجة هذه المياه أمرًا بالغ الأهمية، ولكن بالإضافة إلى تنظيفها، هناك إمكانية الحصول على الطاقة منها.
توليد الطاقة من مياه الصرف الصحي
في السنوات الأخيرة، تقدمت التكنولوجيا بشكل ملحوظ، مما يسمح مياه الصرف الصحي ولا يتم تنقيتها فحسب، بل يتم استخدامها أيضًا لإنتاج الطاقة. ومن أشهر الطرق لتوليد الطاقة من هذه النفايات ما يلي:
- الحصول على الغاز الحيوي من تحلل المواد العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي.
- جيل ال كهرباء من خلال خلايا الوقود الميكروبية.
- الاستخدام الحراري الحرارة الناتجة عن مياه الصرف الصحي لتكييف الهواء.
- انتاج هيدروجين، مصدر للطاقة النظيفة.
استخدام الغاز الحيوي
إحدى الطرق الأكثر شيوعًا هي إنتاج الغاز الحيوي من مياه الصرف الصحي. يتم الحصول على هذا الغاز الحيوي من خلال عملية تسمى الميثان، حيث تتحلل المادة العضوية الموجودة في مياه الصرف الصحي في بيئة خالية من الأكسجين (اللاهوائية).
المنتج الرئيسي لهذا التحلل هو الميثان، والذي يمكن استخدامه كمصدر للطاقة لأغراض مختلفة، بما في ذلك توليد الكهرباء والتدفئة.
وللميثان عدة استخدامات، منها إنتاج الكهرباء عن طريق حرقه في التوربينات أو تدفئة المباني. في عدة مدن مثل غرونوبل o ستراسبورغتم حقن الغاز الحيوي في شبكة توزيع الغاز الطبيعي، مما يوفر الطاقة لكل من المنازل والمركبات.
تجارب عالمية
هناك العديد من المدن والبلدان في العالم حيث تستخدم بالفعل مياه الصرف الصحي لتوليد الطاقة. بعض الأمثلة هي:
- En بازل، سويسراويتم استخلاص الحرارة من مياه الصرف الصحي لتسخينها بعد عملية التنقية. إنه مثال على كيف يمكن أن تكون معالجة المياه أيضًا مصدرًا للطاقة الحرارية التي يستخدمها المجتمع.
- في الولايات المتحدةوفي ولاية أوريغون على وجه الخصوص، نفذت محطة Tri-City لاستعادة موارد المياه نظامًا يستخدم فيه غاز الميثان الناتج عن تحلل المواد العضوية في مياه الصرف الصحي لتوليد الطاقة الكهربائية والحرارية.
- En سلوفاكياكما تم تطوير مشاريع لاستخدام مياه الصرف الصحي في توليد الغاز الحيوي.
إنتاج الهيدروجين من مياه الصرف الصحي
طريقة مبتكرة أخرى كانت موضوع البحث هي إنتاج الهيدروجين الأخضر من مياه الصرف الصحي. يتم توليد هذا الهيدروجين من خلايا التحليل الكهربائي الميكروبية، وهي تقنية تتيح الحصول على هيدروجين عالي النقاء باستخدام بكتيريا متخصصة تعمل على تحلل المادة العضوية الموجودة في الماء. تعمل شركات مثل Ingeobras على تطوير تقنيات تقدم هذا الحل الفعال والمستدام.
يتمتع الهيدروجين الأخضر بإمكانيات كبيرة كوقود نظيف، كما أن إنتاجه من مياه الصرف الصحي يوفر نهجًا أكثر اقتصادًا واستدامة مقارنة بطرق إنتاج الهيدروجين التقليدية، مثل إصلاح المواد الأحفورية أو التحليل الكهربائي التقليدي. ومع تقدم هذه التكنولوجيا، يمكن أن تصبح حلاً رئيسياً لإزالة الكربون من صناعة النقل والطاقة.
توليد الكهرباء من خلال الكائنات الحية الدقيقة
إحدى الطرق الأخرى الأكثر ابتكارًا لاستخدام مياه الصرف الصحي هي استخدام خلايا الوقود الميكروبية. تستخدم هذه الطريقة البكتيريا التي تستقلب المواد العضوية في مياه الصرف الصحي، وتطلق الإلكترونات في هذه العملية. يمكن التقاط هذه الإلكترونات لتوليد الكهرباء مباشرة. يتم بالفعل استخدام خلايا الوقود الميكروبية في بعض المشاريع التجريبية ولديها القدرة على إنتاج الكهرباء بشكل مستمر ومستدام. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه العملية تحسين كفاءة الطاقة في محطات المعالجة عن طريق تقليل الحاجة إلى أنظمة تهوية وضخ باهظة الثمن.
قصص نجاح في مدن حول العالم
تم تطوير العديد من المشاريع الناجحة في مدن حول العالم. على سبيل المثال:
- En ستراسبورغومن المتوقع أن ينتج 1,6 مليون متر مكعب من الميثان الحيوي يوميا من معالجة مياه الصرف الصحي، وهو ما يكفي لتوفير الطاقة لنحو 5.000 منزل.
- En هلسنكي، فنلنداتستخدم محطة التدفئة والتبريد في Katri Vala Park مياه الصرف الصحي كمصدر للطاقة الحرارية.
- En مدريدقامت محطة معالجة مياه الصرف الصحي (جنوب محطة معالجة مياه الصرف الصحي) بتركيب توربينات للاستفادة من الطاقة الحركية للمياه عند مخرجها وإنتاج الكهرباء لاستهلاك المحطة الخاص.
أهمية الاستمرار في تطوير هذه التكنولوجيا
وعلى الرغم من وجود العديد من المشاريع الجاري تنفيذها بالفعل، فمن الضروري مواصلة الاستثمار في البحث والتطوير لتحسين كفاءة هذه التقنيات وخفض تكاليفها. لا تعتبر مياه الصرف الصحي مصدرًا للتلوث فحسب، بل تمثل أيضًا فرصة للتوليد الطاقة الخضراءوالحد من البصمة الكربونية والتحرك نحو نموذج طاقة أكثر استدامة. إن التنفيذ على نطاق واسع لهذه التقنيات يمكن أن يساعد المدن على تحقيق المزيد من الاكتفاء الذاتي من الطاقة وإحداث تأثيرات إيجابية في مكافحة تغير المناخ. إذا تم تحسين استخدام مياه الصرف الصحي، فقد نواجه حلاً رئيسياً لتحول الطاقة العالمية.
أنا أقف جيدًا ، فهناك العديد من الباحثين ليكونوا قادرين على استخدام كل المياه لأنها مطلوبة كثيرًا ويجب ألا نهدرها وأولئك الذين وضعوا هذا الخبر يقفون جيدًا ، شكرًا جزيلاً لك لقد قمت بتشغيل الكثير هذا الماء مهم جدا لجميع البشر.
كيف سيكون شكل توليد الطاقة من الماء من خلال التحليل الكهربائي وربطها بخلايا الهيدروجين؟