Flush to Fuel; biến nước thải thành năng lượng hydro – Vương quốc Anh.
Mỗi ngày, con người tạo ra nhiên liệu tiềm năng thông qua chất thải, vậy tại sao chúng ta không khai thác nó? Đây là câu hỏi mà doanh nghiệp vừa và nhỏ có trụ sở tại Warwickshire, Wastewater Fuels đã đặt ra để giải quyết – với sự giúp đỡ của DASA.
Từ cống rãnh đến lợi ích: Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải
Xử lý nước thải là việc rất quan trọng để bảo vệ môi trường và đảm bảo sức khỏe cho cả con người và động vật. Nước thải không được xử lý đầy đủ có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước, làm hỏng hệ sinh thái và gây ra các bệnh nghiêm trọng. Mặc dù vậy, 80% nước thải được tạo ra trên toàn cầu vẫn chưa được xử lý. Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống, như lọc cơ học hoặc lắng vật lý, rất hiệu quả nhưng có thể tốn nhiều năng lượng hoặc tốn kém để triển khai, đặc biệt là ở những môi trường xa xôi hoặc khó khăn.
Chỉ riêng tại Vương quốc Anh, khoảng 2-3% năng lượng của National Grid được dành cho việc xử lý nước thải. Điều này đòi hỏi 9.000 địa điểm xử lý nước trên khắp cả nước và thể hiện một lượng năng lượng đáng kể được sử dụng để xử lý nước thải.
Nếu có phương pháp xử lý nước thải và đồng thời sử dụng nó như một nguồn nhiên liệu, nó có thể có tiềm năng biến đổi thành một nguồn năng lượng mới. Cách tiếp cận mới này có thể dẫn đến việc xử lý nước thải tạo ra nhiều năng lượng hơn mức tiêu thụ.
Giới thiệu về nước thải: những cách sáng tạo để tiết kiệm năng lượng trong các công trình xử lý nước thải
Doanh nghiệp vừa và nhỏ có trụ sở tại Warwickshire, Wastewater Fuels, đã phát triển một sáng kiến độc đáo để khai thác năng lượng từ nước thải – sử dụng các hoạt động thân thiện với môi trường và hệ thống kinh tế tuần hoàn để thu năng lượng hydro.
Tổ chức này lần đầu tiên nộp ý tưởng của mình cho DASA Open Call vào năm 2021 – được gọi là Microbial Electrolysis Cell (MEC). Nó hoạt động bằng cách nhúng nhiều thanh lưới thép không gỉ vào nước thải, sau đó được xử lý bằng các vi khuẩn tiêu thụ chất thải hữu cơ. Chất tiêu thụ này được chuyển đổi thành các ion hydro, sau đó được chuyển đổi thành khí hydro và được lưu trữ bên trong thanh.
Ví dụ về MEC nước thải
Nói một cách đơn giản hơn, thiết lập này hoạt động như một bộ lọc cho phép nước thải đi qua. Vật liệu bên ngoài dẫn điện và thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn. Những vi khuẩn này phân hủy chất hữu cơ trong nước, dẫn đến việc sản xuất hydro sau đó được thu thập.
Tế bào điện phân vi khuẩn hoạt động như thế nào?
- Một cụm thanh được nhúng vào nước thải.
- Các vi khuẩn có lợi sẽ xâm chiếm bên ngoài thanh sắt.
- Chất hữu cơ được vi khuẩn tiêu thụ sẽ được chuyển hóa thành ion hydro.
- Các ion hydro khuếch tán vào lõi thanh.
- Bên trong lõi, các ion được chuyển đổi thành khí hydro.
- Khí được thu thập trong ống phân phối phía trên thanh, sẵn sàng để sử dụng.
Kinh tế tuần hoàn và lợi ích cho quốc phòng
Công nghệ này không chỉ hỗ trợ cam kết của Chính phủ Anh về mục tiêu đạt mức phát thải khí nhà kính NetZero vào năm 2050 và "cắt giảm" 78% lượng khí thải vào năm 2035, mà còn hỗ trợ mong muốn của Bộ Quốc phòng trong việc kết hợp nhiều nguyên tắc kinh tế tuần hoàn hơn vào các hoạt động quốc phòng.
Thiết lập cải tiến của Wastewater Fuel đòi hỏi ít không gian, bảo trì và thiết bị hơn so với các tài sản xử lý nước thải hiện tại. MEC không liên quan đến các bộ phận chuyển động, nghĩa là ít hao mòn hơn, giảm thay thế linh kiện và bảo trì dễ dàng hơn. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng để triển khai ở những địa điểm có nhu cầu xử lý nước cấp bách, như môi trường khắc nghiệt và tuyến đầu, hoặc nơi năng lượng tuần hoàn là thiết yếu.
Trung tá Simon Watkins RLC, SO1 Nghiên cứu & Thử nghiệm
Khả năng này có tiềm năng tăng khả năng tự cung tự cấp và giảm chi phí xử lý nước trên khắp Khu đất quốc phòng. Với tiềm năng to lớn cho Quốc phòng, nhóm Futures cảm thấy vinh dự khi được tài trợ cho việc phát triển một nguyên mẫu có thể triển khai.
Những lợi thế chính cho Quốc phòng:
- Làm sạch dòng chất thải có chứa chất hữu cơ.
- Giảm đáng kể năng lượng cần thiết để xử lý nước thải
- Loại bỏ chất gây ô nhiễm khi nó đi qua lò phản ứng MEC đồng thời chuyển đổi chất thải thành năng lượng hydro.
- Ít bộ phận chuyển động và ít bảo trì.
- Các thanh riêng lẻ trong hệ thống xử lý có thể được sửa chữa và thay thế khi cần thiết, nghĩa là hệ thống không cần phải ngừng hoạt động để sửa chữa.
- Năng lượng được lưu trữ có thể được sử dụng tại chỗ, lưu trữ, nén, phân phối hoặc thậm chí sử dụng trong xe cộ.
- Ngoài xử lý nước thải, nó cũng có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng dân dụng khác như xử lý chất thải thực phẩm, chất thải hữu cơ từ trang trại và chất thải từ quá trình sản xuất bia công nghiệp.
Ví dụ về cơ sở xử lý nước được trang bị MEC
Đường ống dẫn đến tiến triển
Wastewater Fuels đã có một khởi đầu nhanh chóng và ấn tượng trong vài năm trở lại đây. Ban đầu được thành lập bởi Daniel Carlotta-Jones (Kỹ sư trưởng), Martyn Lathbury (Giám đốc điều hành) và James Stratford (Giám đốc công nghệ) và ban đầu hoạt động trong một gara, tổ chức đã phát triển nhanh chóng, hiện đang hỗ trợ một nhóm gồm 18 nhân viên và cho thấy sự mở rộng liên tục.
Nhóm đã gặp phải nhiều trở ngại trong giai đoạn phát triển hệ thống, chẳng hạn như đảm bảo các MEC có khả năng thu giữ hydro thay vì rò rỉ. Tận dụng phương pháp làm việc có thể thích ứng của DASA, tập trung vào sự đổi mới và tính linh hoạt, Wastewater Fuels đã vượt qua được những thách thức này, tiếp tục cải tiến và tinh chỉnh hệ thống với sự tinh vi ngày càng tăng theo thời gian.
Martyn Lathbury, Tổng giám đốc điều hành của Wastewater Fuels giải thích:
Việc tài trợ thông qua DASA cho phép chúng tôi bắt đầu phát triển MEC và giải quyết nhiều thách thức cần phải giải quyết để đạt được hiệu quả ở quy mô lớn.
“Điều này cho phép chúng tôi chứng minh năng lực, thu hút thêm đầu tư, phát triển doanh nghiệp và thúc đẩy sự hợp tác chặt chẽ với MOD StratCom để hiểu rõ yêu cầu của họ và thử nghiệm hệ thống ở quy mô đầy đủ.
Wastewater Fuels đang hợp tác với Severn Trent Water, công ty đã cung cấp quyền truy cập vào các khu vực khác nhau của cơ sở xử lý nước thải tại Spernal để thử nghiệm các tài sản xử lý nước sáng tạo. Các thử nghiệm thành công ban đầu cho thấy nhà máy xử lý nước thải MEC của Wastewater Fuels sẽ tự cung cấp năng lượng với khả năng tạo ra hydro đáng kể để nén, lưu trữ và phân phối và/hoặc tạo ra điện bằng cách đưa hydro vào pin nhiên liệu.
Hội đồng thành phố Coventry đã tiếp tục ủng hộ sáng kiến này bằng cách cung cấp thêm kinh phí. Sự ủng hộ này đã giúp Wastewater Fuels duy trì trụ sở chính của họ tại Coventry, gần với các nhà cung cấp địa phương của họ, giảm chi phí chuỗi cung ứng và thúc đẩy sự hợp tác tốt hơn. Cách tiếp cận này đã giúp cải thiện sản xuất các thanh MEC sáng tạo của họ, để chuẩn bị cho việc sản xuất một cơ sở xử lý nước thải quy mô đầy đủ sẽ được triển khai tại RAF Digby, tại cơ sở xử lý nước thải hiện tại, do Severn Trent Services quản lý và hợp tác với Defence Support (Def SP) Futures R&E và jHub.
Flush to Fuel; biến nước thải thành năng lượng hydro – Vương quốc Anh.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
