· Waterstof is waardevol omdat het een hernieuwbare bron is en kan worden verkocht aan de chemische en kunststofindustrie of worden gebruikt in waterstofbrandstofcellen voor energieopslag of elektrische voertuigen
· De mogelijkheid om waterstof uit afvalwater te halen, biedt een nieuwe economische en ecologische kans, maar tot nu toe was het ongelooflijk duur om te volstaan
· Met behulp van een gerecyclede koolstofvezelmat hebben onderzoekers van WMG, University of Warwick, waterstof kunnen produceren uit afvalwater voor Severn Trent
Afvalwaterzuivering is van vitaal belang om ziekteverwekkers te verwijderen, maar is ongelooflijk energie-intensief. De mogelijkheid om het duurzamer te behandelen is een uitdaging die onderzoekers van WMG, University of Warwick hebben weten te bereiken, met behulp van gerecyclede koolstofvezelmatten om waterstof uit afvalwater te produceren.
De behandeling van afvalwater is een essentieel proces, aangezien het ziekteverwekkers verwijdert en het milieu beschermt, maar dit heeft zijn eigen milieukosten, aangezien het zeer energie-intensief is en ongeveer 3% van het energieverbruik in het VK verbruikt – het equivalent van 13 miljard kilowattuur .
Het water- en afvalbedrijf Severn Trent stelde onderzoekers van WMG, University of Warwick, voor de uitdaging om een meer energie-efficiënte manier te vinden om afvalwater te behandelen, waarbij het team met succes voortbouwde op onderzoek naar microbiële elektrolysecellen.
Microbiële elektrolysecellen omvatten het gebruik van elektromagnetische micro-organismen om organische verontreinigende stoffen in afvalwater af te breken, waarbij schoon water en waterstofgas worden geproduceerd. De mogelijkheid om waterstofgas te produceren is op zichzelf al waardevol omdat het kan worden verkocht aan de chemische en kunststofindustrie, of voor gebruik in waterstofbrandstofcellen voor energieopslag of elektrische voertuigen.
Hoewel dit allemaal veelbelovend klinkt, is het niet op industriële schaal ontwikkeld, aangezien de anodematerialen – die worden gebruikt bij de reactie om de organische verontreinigende stoffen af te breken – gemaakt zijn van grafiet of koolstof en honderden ponden per vierkante meter kosten, en lage tarieven voor waterstof produceren.
Dr. Stuart Coles en zijn team gingen daarom de uitdaging aan om de techniek te verfijnen door te kijken naar alternatieve anodematerialen en verwerkingsmethoden, en hebben met succes gerecycleerde koolstofvezelmatten geïdentificeerd als een alternatieve anode, die slechts £ 2 per vierkante meter kost, waardoor het aanzienlijk goedkoper is dan bestaande anodematerialen.
Na het testen van de koolstofvezelmatten op synthetisch afvalwater en echt afvalwater, ontdekten onderzoekers dat de bacteriën zich ontwikkelden op de gerecyclede koolstofvezelanode, die een betere temperatuurtolerantie had en meer waterstof produceerde dan eerder gebruikte materialen. Bijschrift: Dr. Stuart Coles van WMG, University of Warwick met grafeen Credit: WMG, University of Warwick
Vervolgens besloten ze hun technieken te testen op de afvalverwerkingslocatie van Severn Trent in Minworth, waar ze met succes tot 100 liter afvalwater per dag verwerkten en erin slaagden 51% van de organische verontreinigende stoffen en tot 100% van de gesuspendeerde vaste stoffen uit het water te verwijderen, terwijl ze 18 keer meer waterstof (bij 100% zuiverheid) dan het grafietmateriaal.
Dr Stuart Coles, van WMG, University of Warwick zegt:
“We zijn erg enthousiast over deze technologie. Door afval uit de automobiel- en luchtvaartsector te halen, hebben we een circulaire oplossing ontwikkeld voor een al lang bestaand probleem. In plaats van alleen het afvalwater te zuiveren, kunnen we er nu tegen lagere kosten dan ooit waarde uit halen in de vorm van waterstof.
“De volgende fase van dit werk is kijken naar het optimaliseren van het ontwerp van de microbiële elektrolysecellen en het verder verminderen van het niveau van verontreinigende stoffen in het water. Dit moet op zijn beurt helpen om nog meer waterstof te produceren!”
Bob Stear, hoofdingenieur bij Severn Trent voegt toe:
“De prestatieverbetering en kostenbesparingen die uit dit onderzoek zijn aangetoond, betekenen dat MEC-technologie een stap dichterbij is om kostenconcurrerend te zijn met bestaande afvalwaterbehandelingsmiddelen. WMG heeft ook aangetoond dat deze technologie het potentieel heeft om een meer circulair afvalwaterzuiveringsproces te creëren dat essentieel zal zijn om onze duurzaamheidsdoelstellingen op lange termijn en Net Zero-plannen te realiseren. We zijn momenteel bezig met het opschalen van de technologie in onze testbedfabriek in Redditch.”