नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी, सिंगापुर (एनटीयू सिंगापुर) के वैज्ञानिकों ने सीवेज कीचड़ को बदलने के लिए एक अभिनव सौर-संचालित विधि विकसित की है -- अपशिष्ट जल उपचार के उप-उत्पाद -- को स्वच्छ ऊर्जा के लिए ग्रीन हाइड्रोजन में और पशु फ़ीड के लिए एकल-कोशिका प्रोटीन में।
में प्रकाशितनेचर वाटर, कीचड़-से-खाद्य-और-ईंधन विधि दो दबाव वैश्विक चुनौतियों से निपटती है: अपशिष्ट का प्रबंधन और स्थायी संसाधनों को उत्पन्न करना। यह एनटीयू के लक्ष्य को संबोधित करने के लक्ष्य के साथ संरेखित करता है, जैसे कि जलवायु परिवर्तन और स्थिरता जैसी सबसे बड़ी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।
संयुक्त राष्ट्र का अनुमान है कि लगभग 2.5 बिलियन अधिक लोग 2050 तक शहरों में रह रहे हैं। शहरों और उद्योगों की वृद्धि के साथ -साथ सीवेज कीचड़ में वृद्धि होती है, जो कि इसकी जटिल संरचना, संरचना और भारी धातुओं और रोगजनकों जैसे दूषित पदार्थों के कारण प्रक्रिया और निपटान के लिए बहुत मुश्किल है।
संयुक्त राष्ट्र-हैबिटैट के अनुसार, हर साल विश्व स्तर पर 100 मिलियन टन से अधिक सीवेज कीचड़ उत्पन्न होती है, एक राशि जो सालाना बढ़ रही है। हालाँकि, सामान्य निपटान विधियाँ -- जैसे कि भस्मीकरण या लैंडफिल -- समय लेने वाले, ऊर्जा-अयोग्य हैं, और पर्यावरण प्रदूषण में योगदान करते हैं।
सीवेज कीचड़ का इलाज करने के लिए अवांछित और मुश्किल की समस्या से निपटने के लिए, एनटीयू शोधकर्ताओं ने एक तीन-चरण वाली सौर-संचालित प्रक्रिया बनाई जो यांत्रिक, रासायनिक और जैविक तकनीकों को एकीकृत करती है।
प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट परीक्षणों से पता चला है कि एनटीयू टीम की प्रक्रिया पारंपरिक तकनीकों की तुलना में अधिक कुशल है जैसे कि एनारोबिक पाचन -- जिसके माध्यम से बैक्टीरिया बायोगैस और पोषक तत्वों से भरपूर अवशेषों का उत्पादन करने के लिए कार्बनिक कचरे को तोड़ते हैं। यह काफी अधिक संसाधनों को ठीक करता है, पूरी तरह से भारी धातु के दूषित पदार्थों को दूर करता है, एक छोटा पर्यावरणीय पदचिह्न है, और बेहतर आर्थिक व्यवहार्यता प्रदान करता है।
एनटीयू के स्कूल ऑफ मैकेनिकल एंड एयरोस्पेस इंजीनियरिंग (एमएई) से लीड शोधकर्ता एसोसिएट प्रोफेसर ली होंग और एनर्जी रिसर्च इंस्टीट्यूट ने कहा, "हमारी विधि अपशिष्ट को मूल्यवान संसाधनों में बदल देती है, अक्षय ऊर्जा और टिकाऊ भोजन का निर्माण करते हुए पर्यावरणीय क्षति को कम करती है। यह परिपत्र अर्थव्यवस्था को दर्शाता है और एक ग्रीनर भविष्य में योगदान देता है।"
एनटीयू के स्कूल ऑफ सिविल एंड एनवायरनमेंटल इंजीनियरिंग (सीईईई) और नानयांग एनवायरनमेंट एंड वाटर रिसर्च इंस्टीट्यूट (NEWRI) के सह-लीड शोधकर्ता प्रोफेसर झोउ यान ने कहा, "हमारी सौर-संचालित प्रक्रिया यह दर्शाती है कि हम एक बार -- को एक कठिन अपशिष्ट उत्पाद में बदल सकते हैं। अपशिष्ट जल प्रबंधन में एक नई स्थायी रणनीति। "
एनटीयू की तीन-चरण प्रक्रिया
यांत्रिक रूप से सीवेज कीचड़ को तोड़कर प्रक्रिया शुरू होती है। एक रासायनिक उपचार प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट सहित कार्बनिक पदार्थों से हानिकारक भारी धातुओं को अलग करता है।
इसके बाद, एक सौर-संचालित इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया कार्बनिक पदार्थों को मूल्यवान उत्पादों में बदलने के लिए विशेष इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है, जैसे कि एसिटिक एसिड -- भोजन और दवा उद्योगों के लिए एक प्रमुख घटक -- और हाइड्रोजन गैस, एक स्वच्छ ऊर्जा स्रोत।
अंत में, प्रकाश-सक्रिय बैक्टेरियाप्रसंस्कृत तरल धारा से परिचित कराया जाता है। ये बैक्टीरिया पशु आहार के लिए उपयुक्त एकल-सेल प्रोटीन में पोषक तत्वों को परिवर्तित करते हैं।
पर्यावरण के अनुकूल, लागत प्रभावी और स्केलेबल
लैब परीक्षणों से पता चला कि नई विधि सीवेज कीचड़ में कार्बनिक कार्बन का 91.4 प्रतिशत पुनर्प्राप्त करती है और हानिकारक उप-उत्पादों का उत्पादन किए बिना 63 प्रतिशत कार्बनिक कार्बन को एकल-सेल प्रोटीन में परिवर्तित करती है। इसकी तुलना में, पारंपरिक अवायवीय पाचन आम तौर पर सीवेज कीचड़ में कार्बनिक पदार्थों के लगभग 50 प्रतिशत को ठीक करता है और परिवर्तित करता है।
सौर-संचालित प्रक्रिया 10 प्रतिशत की ऊर्जा दक्षता प्राप्त करती है, जो सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके प्रति घंटे 13 लीटर हाइड्रोजन तक उत्पन्न होती है, जो पारंपरिक हाइड्रोजन पीढ़ी के तरीकों की तुलना में लगभग 10 प्रतिशत अधिक ऊर्जा कुशल है।
NTU प्रक्रिया पारंपरिक तरीकों की तुलना में कार्बन उत्सर्जन को 99.5 प्रतिशत और ऊर्जा उपयोग में 99.3 प्रतिशत तक कम कर देती है। यह कीचड़ से हानिकारक भारी धातुओं को भी समाप्त करता है, जो अन्यथा उचित उपचार के बिना निपटाया जाएगा, जिससे प्रक्रिया पर्यावरण के अनुकूल विकल्प बन जाएगी।
पहले लेखक, डॉ। झाओ हू, स्कूल ऑफ मॅई में रिसर्च फेलो, ने कहा, "हम आशा करते हैं कि हमारी प्रस्तावित विधि कचरे को लगातार प्रबंधित करने की व्यवहार्यता को दिखाती है और शिफ्ट करती है कि कैसे सीवेज कीचड़ को कचरे से एक मूल्यवान संसाधन और स्वच्छ ऊर्जा और स्थायी खाद्य उत्पादन का समर्थन करता है।"
एनटीयू अनुसंधान टीम ने कहा कि जब नई विकसित प्रक्रिया आशाजनक है, तो यह निर्धारित करने के लिए अधिक अध्ययन की आवश्यकता है कि क्या इसे बढ़ाया जा सकता है। एक महत्वपूर्ण चुनौती कार्बनिक पदार्थों को पूरी तरह से तोड़ने और कचरे से सभी भारी धातुओं को निकालने के लिए एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग करने की लागत है। इसके अतिरिक्त, अपशिष्ट जल उपचार सुविधा के लिए एक जटिल प्रणाली को डिजाइन करने से कठिनाई होती है।