Pročišćavanje industrijskih otpadnih voda korištenjem solarne energije: inovacije i prednosti

Nedavno su počeli šire raznoliku upotrebu obnovljivih izvora energije za vrlo korisne aktivnosti, kao što je tretman otpadnih voda. Obnovljiva energija ima potencijal da potpuno transformiše način na koji upravljamo otpadom vode na industrijskom i kućnom nivou.

Među novim tehnologijama, Sunčeva energija se ističe u tretmanu industrijskih otpadnih voda, nudeći održivu i efikasnu priliku. Postoje različiti pristupi koji kombinuju solarnu energiju sa naprednim procesima tretmana kao što su fotokataliza i fotodezinfekcija. Ove metode ne samo da uklanjaju kontaminante već i omogućavaju uštedu energije, veća efikasnost i manji uticaj na životnu sredinu.

Pionirski naučni projekti

Na Univerzitetu u Almeriji sprovodi se istraživanje o tretman otpadnih voda solarnom energijom, fokusiran na dezinfekciju i dekontaminaciju industrijskih voda. Projekat, koji vodi prof José Luis Casas López, koristi inovativne procese koji uključuju aktivni mulj i membrane u kombinaciji sa sunčevom energijom.

Ovaj proces je složen, au svojoj trećoj fazi se koristi fotokataliza kao metoda za razgradnju kontaminanata. Prema studiji, “razgradnju zagađivača proizvode hidroksilni radikali koji nastaju u fotokatalitičkom ciklusu oksidacije/redukcije željeza.” Ova vrsta istraživanja nije samo inovativna, već predstavlja održivo rješenje u ekološkom i ekonomskom smislu za upravljanje otpadom vode.

Kako fotokataliza funkcionira u tretmanu vode

La fotokataliza To je proces koji koristi sunčevu svjetlost za stvaranje kemijskih reakcija koje razgrađuju zagađivače prisutne u vodi. To se postiže djelovanjem katalizatora kao što su titanov dioksid (TiO2) i željezo, koji, izloženi UV zračenju, stvaraju visoko oksidirajuće radikale kao što su hidroksilni radikal (OH·). Ovi radikali su odgovorni za oksidaciju i razgradnju zagađujućih molekula, pretvarajući ih u manje štetne tvari kao što su ugljični dioksid i voda.

Jasan primjer za to je rad Instituta za obnovljive izvore energije, gdje je moguće smanjiti toksičnost otpadnih voda do 90% ovom metodom. Hidroksilni radikali igraju ključnu ulogu u razbijanju složenih i opasnih organskih jedinjenja kao što su pesticidi, farmaceutski proizvodi i industrijske hemikalije.

Izazovi i napredak u degradaciji zagađivača koji se pojavljuju

U kontekstu tretmana otpadnih voda, mnoge studije se fokusiraju na uklanjanje kontaminanata koji se pojavljuju, kao što su ostaci farmaceutskih, kozmetičkih i pesticida, koje je teško ukloniti konvencionalnim tretmanima. The Politehnički univerzitet u Madridu razvio inovativni kompaktni fotoreaktor koji kombinuje elektrohemijsku oksidaciju sa fotokatalizom kako bi se napao ove zagađivače. Ovaj reaktor koristi TiO2 nanocijevi, zajedno sa sunčevom svjetlošću ili LED diodama, za razbijanje molekula koje je teško tretirati.

Ove vrste zagađivača su poznate kao “zabrinutost u nastajanju“, budući da mogu uzrokovati poremećaje u endokrinom i neuronskom sistemu, hormonalne poremećaje, pa čak i nekoliko vrsta raka, pokazuju nedavne studije. Mnogi od njih su uporni i nisu u potpunosti eliminirani u trenutnim procesima obrade vode, što ih čini prioritetnim fokusom istraživanja.

Prikazani projekti u Latinskoj Americi i njihov utjecaj na sušu

Čile je jedna od zemalja koje su najviše pogođene krizom vode posljednjih godina. Kao odgovor na ovaj problem, tim na čelu sa Universidad Andrés Bello je razvio pilot sistem za prečišćavanje sive vode koristeći solarnu energiju. Preliminarni rezultati ukazuju da do 80% zagađivača Mogu se eliminisati, omogućavajući ponovnu upotrebu tretirane vode za navodnjavanje i druge industrijske namjene.

Ovi projekti nastoje optimizirati korištenje alternativni izvori vode, izbjegavanje prekomjerne eksploatacije prirodnih izvora i prilagođavanje potrebama stanovništva, posebno u ruralnim područjima. Glavna inovacija leži u upotrebi modifikovanih glina i titanijum dioksida za aktivaciju u prisustvu sunčeve svetlosti, što tretman čini efikasnijim i ekološkim.

Solarna fotonaponska energija za tretman otpadnih voda

Još jedan važan napredak je upotreba fotonaponski paneli integrisani u proces tretmana vode. Ovi paneli ne samo da stvaraju snagu potrebnu za pokretanje pumpi za vodu i drugu opremu, već također igraju ključnu ulogu u dizajnu nekih reaktora.

Ovaj sistem, poznat kao SolWat, pokazao se posebno efikasnim u dezinfekciji i istovremenoj proizvodnji energije. Sa a tanki film vode Prolazeći preko solarnih panela, ovi uređaji omogućavaju hlađenje površine panela, povećavajući njegovu energetsku efikasnost. Osim toga, UV i daleko infracrveno zračenje koje prolazi kroz vodu doprinosi dezinfekciji otpadnih voda.

Implementacija pilot postrojenja i njihova budućnost

Upotreba pilot postrojenja je neophodna za testiranje održivosti ovih tehnologija u stvarnim uslovima. Ova postrojenja omogućavaju procjenu efikasnosti katalizatora i rada opreme na industrijske razmjere. U Čileu je, na primjer, u toku pilot projekat finansiran od strane CORFO-a, koji je omogućio projektovanje samoodrživog postrojenja za prečišćavanje sa solarnom energijom.

Prema riječima direktorice ovog projekta Elizabeth Garrido, prvi rezultati sugeriraju da je moguće skalirati ove tehnologije i primijeniti ih u različitim industrijskim sektorima, od industrije vina do tretmana sive vode. Kako se postižu optimizacije, ova postrojenja bi mogla implementirati pumpe sa nižom potrošnjom energije, čineći proces potpuno održivim.

Ekološke prednosti i ušteda energije

Prednosti korištenja solarna energija za tretman vode su višestruki. prije svega, značajno smanjuje potrošnju električne energije korištenjem solarne energije, što se pretvara u ekonomske uštede i smanjenje ugljičnog otiska. Nadalje, korištenje tehnologija kao što je fotokataliza uspijeva eliminirati veći udio zagađivača u odnosu na tradicionalne sisteme.

Postrojenja koja koriste solarnu energiju ističu se i po tome što su idealno rješenje za ruralna područja ili područja s ograničenim pristupom električnoj mreži. Pročišćena voda ne može se koristiti samo za navodnjavanje, već može zadovoljiti i standarde kvaliteta za upotrebu u industriji ili čak u urbanim područjima.

Napretkom u ovoj oblasti će tretman otpadnih voda na solarni pogon postati standardna praksa, smanjujući ovisnost o konvencionalnim vodnim resursima i pomažu u ublažavanju problema vezanih za nestašicu vode.

Projekti poput onih razvijenih na Univerzitetu Almería, Univerzitetu Jaén i Univerzitetu Andrés Bello jasni su primjeri kako inovacije i tehnologija mogu ponuditi rješenja za dugoročne probleme okoliša. Kombinacija solarne energije sa naprednim metodama prečišćavanja omogućava da se otpadne vode ne samo efikasnije čiste, već i na ekološki odgovoran način.