امروزه تولید و بازیابی انرژی از پساب و فاضلاب درحال گسترش است. بازیابی زیستی پساب و فاضلاب با محوریت صنعت آب به وجود آمده است اما مسیرهای نوآورانه دیگری برای بازیابی انرژی از لجن فاضلاب یا پساب وجود دارد که می‌تواند علاوه بر تولید سوخت پاک، منتج به تولید محصولات جانبی با ارزش افزوده بالا شود. در این بخش به سه پروژه نوآورانه و فناورانه بازیابی انرژی در استرالیا اشاره شده است.

استفاده از بیوگاز برای تولید هیدروژن و گرافیت

این پروژه برای تبدیل بیوگاز به هیدروژن و گرافیت مصنوعی با استفاده از فرآیند هیزِر[۱] طراحی شده است. در واقع فرآیند هیزِر فناوری نوآورانه‌ای است که متان زیستی را با استفاده از یک کاتالیزور سنگ آهن به هیدروژن و گرافیت تجدیدپذیر تبدیل می‌کند.

هیدروژن تجدیدپذیر معمولاً با تقسیم مولکول‌های آب با استفاده از برق تولید می‌شود. با این حال، فرآیند هیزِر یک راه جایگزین برای تولید هیدروژن با استفاده از بیوگاز حاصل از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب است. در این روش تولید گرافیت به عنوان محصول جانبی، باعث کاهش قیمت تمام شده سوخت هیدروژن خواهد شد. لذا در صورت موفقیت، این پروژه فرصت‌هایی را برای استفاده از این فناوری در سایر تصفیه‌خانه‌ها و مکان‌های مربوطه فراهم می‌کند.

هیزِر هیدروژن را برای کاربردهای صنعتی خواهد فروخت و در حال بررسی بازارهای گرافیت از جمله کربن سیاه، کربن فعال و کاربرد آن در صنعت باتری‌سازی است. هدف هیزِر استفاده از زباله یا بیوگاز کم ارزش مانند تصفیه خانه‌های فاضلاب، مکان‌های دفن زباله و سایر مکان‌های صنعتی برای تولید هیدروژن و گرافیت با ارزش افزوده به مراتب بالاتر است.

استفاده از بیومتان به جای گاز شهری

جِمِنا[۲] به عنوان بزرگ‌ترین توزیع‌کننده گاز در نیوساوث ولز[۳] استرالیا در همکاری مشترک با شرکت آب سیدنی (شرکت دولتی) بدنبال استفاده از متان حاصل از فاضلاب شهری به جای گاز طبیعی است. در واقع بیومتان یا گاز طبیعی تجدیدپذیر، به دلیل شباهت شیمیایی خود با متان فسیلی و سازگاری کامل با لوازم گازی موجود، پتانسیل قابل‌توجهی برای جایگزینی با گاز طبیعی را در شبکه دارد. ​

در گام اول این پروژه تقریباً ۹۵ تراژول گاز طبیعی تجدیدپذیر در سال تولید خواهد کرد که معادل میانگین مصرف سالانه حدود ۶۳۰۰ خانه است. این پتانسل وجود دارد تا با افزایش بیش از دو برابری تولید گاز طبیعی تجدیدپذیر، توان تولیدی تا ۲۰۰ تراژول در سال برسد. همچنین این پروژه در راستای اهداف جهانی استرالیا به منظور پایداری و کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای گام برمی‌دارد. در این خصوص انتظار می‌رود در ابتدا از انتشار ۵۰۰۰ تن دی‌اکسید کربن در سال جلوگیری شود و ظرفیت آن تا ۱۱۰۰۰ تن افزایش یابد. ​

در این پروژه بیومتان در دو مرحله تولید می‌شود. نخست بیوگاز از طریق فرآیند هضم بی‌هوازی مواد آلی موجود در فاضلاب توسط باکتری‌ها تولید شده و سپس آلاینده‌ها و ناخالصی‌ها از این بیوگاز حذف می‌شوند تا به بیومتان تبدیل شود.

استفاده از فاضلاب بازیافت شده برای تولید هیدروژن و اکسیژن الکترولیتی

این پروژه از فاضلاب بازیافت شده به عنوان خوراک برای برقکافت یا الکترولیز آب[۴] استفاده خواهد کرد و آن را به یکی از اولین تأسیسات هیدروژن تجاری با استفاده از خوراک فاضلاب تبدیل می‌کند. در واقع این پروژه یک مدل تجاری جدید برای تولید هیدروژن سبز است. انتظار می‌رود در این نیروگاه حدود ۱۳۵۰ تن گاز هیدروژن در هر سال ‏تولید شود.

تولید گاز اکسیژن به عنوان یک محصول فرعی، دارای ارزش قابل‌ توجهی است. با در نظر گرفتن هم‌افزایی بین تولید هیدروژن و تصفیه فاضلاب، محصول فرعی اکسیژن برای فرآیند هوادهی بطور مجدد مورد استفاده قرار خواهد گرفت. با توجه به خلوص بالای اکسیژن الکترولیتی (۹۸/۹۹%)‏، ظرفیت نیروگاه و بازده عملیاتی می‌تواند به طور قابل‌توجهی افزایش یابد.

[۱] لینک خبر اصلی: https://www.aquatechtrade.com/news/circular-economy/beyond-biogas-three-australian-projects (۳۰ October 2023)

[۱] فرآیند هیزر (Hazer) یک فناوری اختصاصی از گروه Hazer است.

[۲] Jemena

[۳] New South Wales

[۴] Water Electrolysis