Огромное количество ценной энергии и воды теряется в мировых сточных водах

Согласно новому исследованию Канадского института по проблемам воды, окружающей среды и здоровья Университета ООН (UNU-INWEH), огромное количество ценной энергии, питательных веществ для сельского хозяйства и воды могло бы быть извлечено из быстро растущего в мире объема городских сточных вод.

Сегодня во всем мире ежегодно производится около 380 миллиардов кубометров (м³ = 1000 литров) сточных вод, что в 5 раз превышает количество воды, проходящей через Ниагарский водопад в год, что достаточно для того, чтобы наполнить озеро Виктория примерно за семь лет, озеро Онтарио - за четыре, и Женевское озеро менее чем за три месяца.

Энергия из сточных вод

Кроме того, в документе говорится, что объемы сточных вод быстро растут: прогнозируемый рост составит примерно 24% к 2030 году, 51% к 2050 году.

Сегодня объем сточных вод примерно равен годовому стоку реки Ганг в Индии. К середине 2030-х годов он будет примерно равен годовому объему, протекающему через реку Святого Лаврентия, которая истощает пять Великих озер Северной Америки.

Среди основных питательных веществ в сточных водах, производимых по всему миру, ежегодно включается 16,6 млн. тонн азота, а также 3 млн. тонн фосфора и 6,3 млн. тонн калия. Теоретически полное извлечение этих питательных веществ из сточных вод может компенсировать 13,4% мирового спроса на них в сельском хозяйстве.

Помимо экономических выгод от восстановления этих питательных веществ, существуют такие важные экологические преимущества, как минимизация эвтрофикации - явление избытка питательных веществ в водоеме, вызывающее плотный рост растений и гибель водных животных из-за недостатка кислорода.

Тем временем энергия, содержащаяся в сточных водах, может обеспечить электричеством 158 миллионов домохозяйств, что примерно равно количеству домохозяйств в США и Мексике вместе взятых.

Оценки и прогнозы исследования основаны на теоретических количествах воды, питательных веществ и энергии, которые существуют в сообщаемых муниципальных сточных водах, производимых ежегодно во всем мире.

Текущий потенциал сточных вод для производства энергии и прогнозы на 2030 и 2050 годы на основе ожидаемого увеличения объемов сточных вод.

Авторы подчеркивают, что информация об объемах сточных вод, генерируемых, доступных и повторно используемых, разбросана, нечасто отслеживается и регистрируется или недоступна во многих странах. Они также признают ограничения текущих возможностей восстановления ресурсов.

Тем не менее, говорит ведущий автор Манзур Кадир, помощник директора UNU-INWEH, в Гамильтоне, Канада: «Это исследование дает важную информацию о глобальном и региональном потенциале сточных вод как источнике воды, питательных веществ и энергии. Для восстановления ресурсов сточных вод потребуется преодолеть ряд препятствий для достижения высокой нормы прибыли, но успех значительно продвинет прогресс в достижении Целей в области устойчивого развития и других, включая адаптацию к изменению климата, энергетические процессы «с нулевыми выбросами» и зеленую, круговую экономику».

Среди многих находок исследования:

• Энергетическая ценность 380 млрд м³ сточных вод оценивается в 53,2 млрд м³ метана, что достаточно для того, чтобы обеспечить электроэнергией до 158 миллионов семей, или от 474 миллионов до 632 миллионов человек, при условии, что в среднем на одну семью будет приходиться от трех до четырех человек. С учетом прогнозируемого увеличения сточных вод это число увеличится до 196 миллионов домохозяйств в 2030 году и до 239 миллионов домохозяйств в 2050 году.
• В сельском хозяйстве объем воды, потенциально извлекаемый из сточных вод, может орошать до 31 млн. Га, что составляет почти 20% сельскохозяйственных угодий в Европейском союзе (при условии двух культур и максимум 12 000 м³ воды на гектар в год). «Восстановленная вода может быть использована для орошения новых площадей или замены ценной пресной воды, где культуры уже орошаются».
• Ожидается, что мировое производство сточных вод достигнет 470 млрд. м³ к 2030 году, что на 24% больше, чем сегодня. А к 2050 году оно достигнет 574 млрд. м³, что больше на 51%.
• Азия является крупнейшим производителем сточных вод, по оценкам - это 159 млрд. м³, что составляет 42% городских сточных вод, генерируемых во всем мире, и ожидается, что эта доля возрастет до 44% к 2030 году.
• Другие регионы, производящие большие объемы сточных вод: Северная Америка (67 млрд. м³ ) и Европа (68 млрд. м³) - практически равные объемы, несмотря на более высокое городское население Европы (547 миллионов против 295 миллионов в Северной Америке. Разница объясняется удельными показателями на человека. Производство сточных вод: Европа 124 м³; Северная Америка 231 м³). В отличие от этого, страны Африки к югу от Сахары производят 46 м³ сточных вод на душу населения, что составляет примерно половину от среднемирового показателя (95 м³), что отражает ограниченное водоснабжение и плохо управляемые системы сбора сточных вод в большинстве городских условий.
• Полное восстановление из сточных вод теоретически может компенсировать 14,4% мирового спроса на азот в качестве удобрения; фосфора - 6,8% и калия - 18,6%. Основываясь на текущих уровнях потребления азота, фосфора и калия в сельском хозяйстве во всем мире (по оценкам, в 2017 году - 193 миллиона тонн), в исследовании говорится, что около 13,4% мирового спроса на удобрения можно дополнить полным восстановлением питательных веществ из сточных вод.
• Питательные вещества в сточных водах теоретически могут принести доход в размере 13,6 миллиардов долларов во всем мире: 9,0 миллиардов долларов от восстановления азота, 2,3 миллиарда долларов от фосфора и 2,3 миллиарда долларов от калия.

В статье приводятся предыдущие исследования, показывающие, что человеческая моча ответственна за 80% азота и 50% фосфора, поступающего в муниципальные очистные сооружения сточных вод. «Своевременное удаление этих питательных веществ будет не только полезным для окружающей среды, говорится в документе, но и приводит к меньшей эвтрофикации, а также к снижению затрат на очистку сточных вод при поддержке процессов с обратной связью».

Современные технологии восстановления питательных веществ в сточных водах достигли значительных успехов. В случае фосфора степень извлечения варьируется от 25% до 90%.

В документе отмечается, что экономическое максимизация потенциального использования тепловой энергии сточных вод зависит от нескольких основных требований, включая минимальную скорость потока 15 литров в секунду, короткие расстояния между источником тепла и приемником и высокопроизводительные тепловые насосы.

Владимир Смахтин, директор UNU-INWEH, мирового лидера в исследованиях, связанных с нетрадиционными источниками воды, говорит: «Муниципальные сточные воды были и часто считаются грязью. Однако отношение к ним меняется с растущим признанием того, что они дают огромные потенциальные экономические и другие экологические выгоды, поскольку мы улучшаем извлечение воды, питательных веществ и энергии из сточных вод». опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet