Mihez kezdjünk a túláradó szennyel? – Víztiszta haszon

Bár a hulladék fogalma gyakran csak eldobott PET-palackok vagy szélfútta újságpapírok képében él a fejünkben, valójában a szennyvíz is közéjük tartozik. Sőt, az egyik legnagyobb környezeti veszélyforrást a bennük található vegyszerek jelentik. Pedig ezek akár a hasznunkra is válhatnának.

Az egyesült államokbeli Drexel Egyetem környezetmér­nökei szerint a hatalmas ülepítőmedencékben felhal­mozódó szennyvíz kulcsfontosságú szerepet játszhat a fenntarthatóbb mezőgazdaság elérésében. Egy új tanul­mány az ammónia szennyvízből való eltávolításának és műtrágyává alakításának folyamatát vizsgálta. Ez alap­ján kiderült, mindez nemcsak technikailag megvalósít­ható, hanem a műtrágya-előállítás környezeti és energi­alábnyomát is segíthet csökkenteni, emellett akár be­vételi forrást is jelenthet a közművek, illetve vízkezelő létesítmények kedvezőbb működtetéséhez.

Egy fenntartható nitrogénforrás

A műtrágyagyártás alapjául szolgáló nitrogén előállítása energiaigényes folyamat, ráadásul a globális CO2-kibo­csátás mintegy 2 százalékáért felelős. Az elmúlt néhány évben a kutatók a régóta szabványosított Haber–Bosch nitrogéngyártási technológia alternatíváit keresték. A XX. század elején felfedezett kémiai eljárás során a lég­kör nitrogénjét a műtrágya-előállítás alapanyagát jelen­tő ammónia gyártására használják fel. Fritz Haber német kémikus kimutatta, hogy megfelelő nyomáson, hőmér­sékleten és katalizátorral a levegő nitrogénje és a víz hid­rogénje reakcióba lép, nyomában pedig értékes vegyület keletkezik. Ipari méretű alkalmazását Carl Bosch német kémikus dolgozta ki. Mindkettejük Nobel-díjat érdemelt.

Az egyik ígéretes lehetőség, amelyet a közelmúltban néhány vízközmű-szolgáltató is felvetett, hogy a kezelés során a vízből kivont „ammóniahulladékot” felhasznál­ják. Patrick Gurian, a Drexel Egyetem professzora szerint ez a lehetőség egy fenntarthatóbb nitrogén-körforgásos gazdálkodás kialakításának alapvető mozzanata lehet. A Science of the Total Environment tudományos folyóirat­ban nemrég megjelent tanulmányukban megállapították, hogy a meglévő nitrogén újrahasznosítása mellett nem pazarolnánk rengeteg energiát annak légkörből való ki­nyerésére, ezáltal még kevesebb üvegházhatású gázt juttatnánk a környezetünkbe.

Öntsünk tiszta vizet a folyóba

Az Egyesült Államokban 1972-ben megalkotott tiszta vízről szóló törvény (Clean Water Act) értelmében a települé­si vízkezelő létesítményeknek különféle minőségi feltéte­leknek kell eleget tenniük ahhoz, hogy a vizet biztonságo­san útjára engedhessék. Az ammónia egyre inkább aggo­dalmat keltő összetevő a vizekben, ugyanis megnövekedett szintje a patakok és folyók növényzetének túlburjánzását eredményezheti, ami veszélyt jelenthet például különféle halfajokra nézve. Az ammónia eltávolítása viszont jelenleg meglehetősen idő-, hely- és energiaigényes művelet.

Az egyik lehetőség, amelyet több létesítmény is vizs­gál az ammónia eltávolításához, hogy a víz hőmérsék­letét és pH-ját olyan szintre emelik, aminek hatására a vegyület gáz halmazállapotba kerül, mely így egysze­rűen összegyűjthetővé válik. Ahhoz viszont, hogy az illetékesek az átállást célzó befektetés mellett döntse­nek, részletes tanulmány, úgynevezett életciklus-elem­zés szükséges, amelyből meggyőződnek a beruházás technológiai, illetve pénzügyi hatékonyságáról.

A lehetőség részletes feltárása

A mostani tanulmányt jegyző kutatócsoport rendsze­resen végez ilyen elemzéseket, hogy számba vegye a hulladékok, illetve melléktermékek fenntartható meg­oldásként való újrahasznosításának és újrafelhaszná­lásának teljes környezeti és gazdasági hatását. A szen­nyvízhasznosítás fentebb bemutatott új lehetőségének elemzése alapján mind a mezőgazdaság, mind a víz­gazdálkodás számára előnyös lehet egy ilyen fejlesztés.

A kutatók vizsgálata jelentős környezeti hatáscsökke­nést, és gazdasági előnyöket tárt fel az így előállított ammónium-szulfáttal kapcsolatban. A szennyvízből kivont melléktermék piacképes felhasználása mellett a kezelt vizek ammóniaterhelése nagymértékben csök­kenthető, mielőtt az a szennyvíztisztító-telepekről a természetes vízáramba kerülne.

A kutatócsoport számos észak-amerikai és euró­pai vízkezelő létesítmény adatait használta életcik­lus-elemzésének és gazdasági megvalósíthatósági tanulmányának elkészítéséhez. Olyan tényezőket vizsgáltak, mint az új rendszer telepítésének és üzem­ben tartásának költségei, az ammóniakoncentráció, a szennyvíz áramlási sebessége, az átalakítási és begyűj­tési folyamat működtetéséhez alkalmazott energia­források, a műtrágya előállítási és szállítási költségei a piaci árhoz viszonyítva.

A kevesebb néha több

Az életciklus-elemzés végeredményei azt mutatják, hogy az új eljárás során körülbelül 5-10-szer kevesebb üvegházhatású gáz kerül a légkörbe, mint a Haber–Bosch-féle technológia alkalmazása során, és nagyjából 5-15-ször kisebb az energiafelhasználása is.

Gazdasági szempontból a műtrágya e szennyvízből közvetett módon való előállításának összköltsége elég csekély ahhoz, hogy a gyártó több mint 12-szer alacso­nyabb áron értékesíthesse termékét a megszokott eljá­rással készült alapanyaggal szemben, így ez gyakorlati­lag nullszaldós művelet.

Bár a technológia nagy hátránya, hogy a Haber–Bosch módszerrel ellentétben csak kisebb volumenű műtrágya előállítására alkalmas, viszont a kutatók hangsúlyozzák, bármely potenciális erőforrás tetsző­leges kiaknázása segítségünkre lehet a mezőgazdaság fenntarthatóságának javításában, valamint a vízszen­nyezés csökkentésében.

SZOUCSEK ÁDÁM

A KEHOP-3.1.5-21-2021-00003. sz. projektet
támogatta Magyarország Kormánya
és az Európai Unió.