Auto napędzane ściekami czy serwatką? To nie fikcja. W kortowskich laboratoriach naukowcy wytwarzają już wodór z takich odpadów. Nie po to, aby stworzyć bombę, lecz do zasilania na przykład oczyszczalni ścieków, ogrzewania domów...

Auto na ścieki

Anna Mioduszewska

Zespół prof. Mirosława Krzemieniewskiego (profesor pierwszy od prawej)

Odpady stałe i ścieki od dawna zamienia się na energię odnawialną, w tym biopaliwo. Dotąd najczęściej przetwarzano je na metan (gaz), bo technologia jest nieskomplikowana, a do tego tania. Można jednak z nich wyprodukować także wodór.

– Technologia odzysku wodoru z wody w efekcie elektrolizy jest powszechna, ale nadal kosztowna – mówi prof. Mirosław Krzemieniewski z Uniwersytetu Warmińsko−Mazurskiego. – Proces ten polega na tym, że następuje rozdzielenie cząsteczki wody, a jednym z elementów rozszczepienia jest wodór. Koncerny samochodowe, np. Fiat, Mitsubishi, testują auta napędzane wodorem. Jednak więcej energii trzeba włożyć w uzyskanie takiego paliwa niż można go uzyskać. Trwają więc prace nad skonstruowaniem bioreaktorów umożliwiających ekonomicznie uzasadnioną produkcję wodoru ze ścieków. – I my włączyliśmy się w ten światowy wyścig – dodaje prof. Krzemieniewski. – Badania trwają trzeci rok.

– Wykorzystujemy bakterie, które są w ściekach – wyjaśnia dr Marcin Dębowski, adiunkt w Katedrze Inżynierii Ochrony Środowiska UWM. – To one w sprzyjających warunkach wytwarzają metan lub wodór, a jednocześnie rozkładają zanieczyszczenia.

Mikrofala działa

Z jakich odpadów można wyprodukować metan lub wodór? To mogą być równie dobrze odpady z domu, jak i przemysłowe. – Wykluczamy jedynie substancje toksyczne, ponieważ mogą ograniczyć intensywność produkcji – tłumaczy dr Marcin Zieliński, adiunkt w Katedrze Inżynierii Ochrony Środowiska UWM.

Rzecz w tym, że toksyczne substancje niszczą bakterie. A bakterie – jak wspomnieliśmy – są tu niezbędne. W grę wchodzą zatem tzw. substancje organiczne, podatne na biologiczny rozkład.

– Zmierzamy jednak do opracowania takiej technologii, dzięki której będzie można przetworzyć wszystkie ścieki – dodaje dr Marcin Dębowski. – Te, które zawierają substancje toksyczne, można na przykład wprowadzić jako domieszkę do innych, nietoksycznych. I jeśli stężenie ścieków trudnych do rozłożenia będzie niskie, to można z nich będzie wyprodukować metan lub wodór.

Innowacyjny jest sposób utrzymania temperatury w komorach. Olsztyńscy naukowcy wykorzystują mikrofale. Dzięki nim proces przetwarzania ścieków przebiega intensywniej. To są te same mikrofale, co w kuchenkach. Pod wpływem mikrofal cząsteczki wody szybko ocierają się o siebie i powstaje energia cieplna. Przykład?

– Gdy wstawi się do mikrofalówki suchy talerz, to po wyjęciu nie jest on gorący, natomiast wilgotny – parzy w ręce – tłumaczy prof. Krzemieniewski. – A my wykorzystujemy nagrzewanie wewnątrz komórek.

Wrze w garach

Dotąd w kortowskich laboratoriach z zanieczyszczeń wytwarzano metan. Bioreaktor, który opatentował zespół prof. Krzemieniewskiego, zainstalowano w ubiegłym roku, w Zakładzie Mleczarskim w Łaszczowie. Inwestycja kosztowało ok. 1,2 mln zł. Zwróci się w ciągu 3−4 lat. Blisko 70 proc. zanieczyszczeń jest tam przerabianych bez wkładu energii. Ścieki z produkcji pompuje się do bioreaktora. Zbiorniki są żelbetowe, z zadaszeniem i mieszadłami. W zbiornikach ścieki przepływają przez warstwę osadu. Mechaniczne łopaty mieszają zanieczyszczenia. Chodzi o to, żeby bakterie miały kontakt ze ściekami. Na tzw. separatorach gazu następuje ich rozdzielenie od osadów i gazów. Oczyszczone ścieki zbierane są do koryt, odpływają do komór osadu, do dalszego przetwarzania, już z dodatkiem tlenu.

Teraz naukowcy starają się opracować układ oczyszczania, dzięki któremu można wyprodukować wodór. Tu ścieki będą rozkładane przez bakterie z rodzaju clostridium. Muszą być stworzone specyficzne warunki, żeby tylko clostridium umożliwić rozwój. Osad się więc pasteryzuje, czyli poddaje działaniu np. wysokiej temperatury. Trzeba jeszcze dołożyć bakteriom pożywki – ścieków.

Serwatka do butli

Korzyść jest podwójna: chronimy środowisko naturalne (bo odpady nie zanieczyszczają Ziemi), a jednocześnie wykorzystujemy je jako paliwa. Nie dość tego – paliwa są ekologiczne. Jak zmagazynować taką energię? Zamiast baku z paliwem montuje się butlę z wodorem.

Zarówno metan, jak i wodór można wykorzystać nie tylko do napędzania oczyszczalni ścieków, ale i do ogrzewania domów czy napędzania silników elektrycznych. – Przy tym koncertujemy się na tym, co strategiczne dla regionu, czyli na przykład w województwie warmińsko−mazurskim wykorzystujemy ścieki przemysłu spożywczego, w tym sfermentowanych owoców czy serwatkę – dodaje dr Marcin Zieliński.

O ile słodką serwatkę można wysuszyć i zastosować m.in. w piekarnictwie (np. proszek do produkcji twarogu), to kwaśna nie ma zbytu. Jest niczym bomba dla jezior i rzek, bo pod jej wpływem zamiera życie biologiczne.

– Szwedzi i Niemcy wytwarzają z niej metan. A my chcemy wodór – dodaje dr Marcin Dębowski.