Przez dziesiątki lat większość ścieków z browaru Mahou San Miguel w hiszpańskim mieście Lleida trafiała do sieci kanalizacyjnej. Obecnie są one wykorzystywane do wytwarzania energii i ciepła dla przedsiębiorstwa, które bierze udział w projekcie badawczym mającym na celu przekształcenie ścieków w surowiec nadający się do ponownego użycia. To tylko jeden z wielu przykładów tego, jak przemysł UE – od produkcji żywności i napojów po chemikalia i biotechnologię – stara się czerpać zyski ze związków chemicznych i mineralnych znajdujący się w ściekach.
Mahou San Miguel, czołowy producent piwa w Hiszpanii, używa wody do czyszczenia browaru, a także do mycia zbiorników fermentacyjnych i starych butelek przed ich recyklingiem i ponownym napełnieniem. W rezultacie ścieki są pełne materii organicznej – tzw. biomasy – zawierającej resztki piwa oraz chmielu i ziaren, które można przekształcić w biogaz.
„W ściekach znajduje się nie tylko energia w postaci biomasy lub ciepła, ale również inne materiały, np. składniki odżywcze, które mogą być cenne, o ile znajdziemy sposoby na ich ekstrakcję”. – mówi dr Anne Kleyböcker, badaczka w centrum badań wody Kompententzzentrum Wasser Berlin w Niemczech. Kleyböcker pomaga kierować projektem wspieranym przez UE, w którym biorą udział organizacje badawcze, uczelnie i przedsiębiorstwa m.in. z Danii, Francji, Grecji i Włoch oraz Izraela, Norwegii i Wielkiej Brytanii.
Koordynatorem ULTIMATE jest holenderski instytut badań wody KWR. Projekt potrwa do października 2024 roku, a jego celem jest pokazanie możliwości praktycznego wykorzystania na dużą skalę opracowanych w laboratoriach technologii ekstrakcji materiałów ze ścieków. Partnerzy z Grecji i Izraela zajmują się pozyskiwaniem z owoców cytrusowych i oliwek polifenoli i przeciwutleniaczy, które można wykorzystać jako barwniki, dodatki i suplementy do żywności oraz związki chemiczne do dalszej produkcji. We Francji w kilku ośrodkach bada się chemikalia i metale, takie jak siarka i molibden, znajdujące się w wodzie pozostałej po procesie spalania odpadów. Z kolei w zakładzie demonstracyjnym destylarni whisky Glenmorangie w Szkocji uzyskiwany w produkcji amoniak i fosfor stosuje się jako nawóz na lokalnych polach jęczmienia oraz pozyskuje ciepło z reaktora wytwarzającego biogaz ze ścieków. Same ścieki są również oczyszczane, dzięki czemu można je ponownie użyć w gorzelni.
Opłacalność tych wszystkich rozwiązań jest różna i w niektórych przypadkach potrzebne są dalsze prace, aby zwiększyć korzyści ekonomiczne. Niemniej pokazują one drogę do nowej i bardziej zrównoważonej działalności przemysłowej.
Kleyböcker zwraca uwagę, że projekt ULTIMATE obrazuje pewną „symbiozę przemysłową” – koncepcję polegającą na wymianie odpadów między różnymi gałęziami przemysłu i odzyskiwaniu tych surowców, na które jest w danej chwili popyt. Według badaczki Europa ma duży potencjał w tym zakresie, ponieważ w krajach europejskich istnieje wiele różnorodnych gałęzi przemysłu i środków położonych stosunkowo blisko siebie, co ułatwia m.in. logistykę.
Ostatecznie jednak najlepszym obrazem idei „gospodarki o obiegu zamkniętym” jest sytuacja, w której przedsiębiorstwa pozyskują i ponownie wykorzystują materiały z własnych odpadów – tak jak robi to browar Mahou San Miguel w Lleidzie. Produkcja biogazu z odpadów, na potrzeby wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej, okazała się tak skuteczna, że firma rozbudowuje bioreaktor. Zadanie to będzie realizowane w etapie testowym projektu ULTIMATE, mającym na celu poprawę produkcji biogazu poprzez pobudzanie wzrostu mikroorganizmów elektroaktywnych. Obecna instalacja biogazowa może pokryć około 2 proc. zapotrzebowania energetycznego browaru, w przyszłości udział ten może wzrosnąć do około 6 proc.
Oprócz wyzwań technicznych związanych z ponownym wykorzystaniem wody, istnieją przeszkody organizacyjne, regulacyjne, ekonomiczne i społeczne, którymi zajmie się inny projekt finansowany z funduszy unijnych. Mowa o WIDER UPTAKE, mającym się zakończyć również w październiku tego roku. Pilotażowe rozwiązania realizowane są w pięciu lokalizacjach demonstracyjnych – we Włoszech, w Holandii, Norwegii i Ghanie oraz Czechach, gdzie pomysł ponownego wykorzystania oczyszczania ścieków do np. nawadniania parków i innych terenów zielonych napotkał przeszkodę regulacyjną. Republika Czeska zdecydowała się bowiem nie stosować niewiążących minimalnych norm UE w zakresie ponownego wykorzystania wody do nawadniania. Rezultatem jest luka prawna, w wyniku której ścieki w Pradze, po oczyszczeniu, są bezpośrednio zrzucane do Wełtawy.
Naukowcy starają się wykazać, że nawadnianie terenów zielonych odpowiedniej klasy ściekami jest bezpieczne. W ramach programu pilotażowego badano ich wpływ na akumulację chemikaliów w roślinach i otaczającej glebie. Wykorzystuje się w tym celu trzy typy ścieków – pochodzących prosto z oczyszczalni, tych które przeszły dodatkową obróbkę nanofiltracją oraz poddanych nanofiltracji i procesowi dezynfekcji w ultrafiolecie – a następnie porównuje uzyskane wyniki. Według dr Hermana Helnessa, eksperta ds. gospodarki wodnej w norweskiej organizacji badawczej SINTEF, współprowadzącego projekt WIDER UPTAKE, dotychczasowe testy wykazały, że każde z badanych źródeł jest bezpieczne. Naukowcy mają nadzieję, że ich wyniki będą mogły zostać wykorzystane do opracowania minimalnych standardów nawadniania dla Republiki Czeskiej.
Podobne prace prowadzone są we Włoszech i Ghanie. Z kolei w Norwegii w ramach projektu bada się możliwości odzyskiwania ze ścieków nawozów i polepszaczy glebowych, a w Amsterdamie naukowcy wykorzystują minerały i włókna roślinne ze ścieków do produkcji biomateriałów kompozytowym. Jak mówi Helness, konieczna jest zmiana podejścia na temat możliwości odzyskiwania różnego rodzaju surowców z odpadów – „W trakcie trwania projektu przykłady biurokratycznej niechęci do zmiany praktyk pojawiały się sporadycznie. To oznacza, że trzeba pokonać bariery nie tylko związane z przepisami, ale także te indywidualne, wynikające z ignorancji, braku wiedzy czy osobistych przekonań”.
Artykuł został pierwotnie opublikowany w Horizon, czasopiśmie UE poświęconym badaniom i innowacjom: https://projects.research-and-innovation.ec.europa.eu/en/horizon-magazine/drain-gain-hidden-treasures-wastewater.
Zdjęcie główne: Ivan Bandura | Unsplash.
