O presente e o futuro da produção de hidrogênio a partir de águas residuais

O presente e o futuro da produção de hidrogênio a partir de águas residuais

Energia de hidrogênio é uma parte importante do futuro sistema energético nacional e uma direção de desenvolvimento chave para indústrias emergentes estratégicas, e o desenvolvimento de tecnologia de produção de hidrogénio verde e amiga do ambiente é um apoio importante para a construção do futuro sistema nacional de energia de hidrogénio e para a concretização do objetivo de “dupla -carbono". No entanto, a actual tecnologia de energia renovável corrente de produção de hidrogénio a partir de água electrolisada tem requisitos muito elevados em termos de qualidade da água, consome uma grande quantidade de água limpa e tem o problema do desequilíbrio “recurso-energia”. A preparação de hidrogénio verde a partir de águas residuais pode resolver simultaneamente os dois principais problemas de tratamento de águas residuais e consumo de água doce para produção de hidrogénio, o que é uma estratégia ideal para alcançar a neutralidade de carbono no tratamento de águas residuais.

Tecnologia de produção de hidrogênio em esgoto

As fontes comuns de esgoto incluem fundição de aço, fabricação de papel, mineração, petroquímica, fabricação de cerveja, processamento de alimentos, couro e laticínios, etc. O esgoto de diferentes indústrias tem propriedades diferentes. Essas indústrias exigem muito tratamento para atender aos padrões de lançamento antes que o esgoto seja lançado com segurança no meio ambiente. Os sistemas tradicionais de tratamento de esgoto concentram-se na separação ou remoção de poluentes, mas esses métodos geralmente consomem energia adicional e recursos de água doce. Cerca de 380 bilhões de m3 de esgoto são gerados a cada ano devido ao tratamento de esgoto em todo o mundo, e espera-se que aumente mais 51% até 2050. Além disso, o esgoto geralmente contém matéria orgânica, minerais raros, ácidos, álcalis e sais de alto valor agregado. potencial e os processos atuais carecem de medidas eficazes de reutilização e reciclagem.

Portanto, combinar a tecnologia de produção de hidrogénio com a indústria de tratamento de esgotos pode promover o desenvolvimento da indústria da água numa direcção mais sustentável e amiga do ambiente, o que pode não só melhorar os benefícios da indústria energética do hidrogénio, mas também alcançar um consumo próximo de zero de esgotos. tratamento e aterro quase nulo de resíduos. Diferentes processos de produção de hidrogénio são necessários de acordo com as diferentes propriedades das águas residuais. Por exemplo, as águas residuais da mineração, indústria siderúrgica e indústria do couro vêm principalmente do processamento de metais, por isso geralmente contêm íons de metais pesados, como zinco, cobre, mercúrio, cádmio, têm alta condutividade e contêm produtos químicos como cianeto, que podem migrar águas pesadas metais. Isto torna a tecnologia de eletrólise da água a melhor escolha para o tratamento dessas águas residuais.

Para as indústrias de fabricação de papel, cerveja, processamento de alimentos e laticínios, suas águas residuais são ricas em matéria orgânica, como sólidos dissolvidos (TDS), portanto a tecnologia de produção de hidrogênio por biodegradação é mais aplicável. Através da fermentação microbiana, estas substâncias orgânicas podem ser efetivamente convertidas em hidrogénio. As águas residuais da indústria petroquímica geralmente contêm poluentes como óleo, graxa, chumbo e hidrocarbonetos. A matéria orgânica alcana de cadeia curta torna a tecnologia de reação fotocatalítica mais adequada para a produção de hidrogênio. Além disso, as águas residuais das indústrias farmacêutica, de corantes e têxtil geralmente apresentam uma alta demanda química de oxigênio (DQO) e uma alta relação DQO/demanda biológica de oxigênio (DBO). Antibióticos e componentes químicos orgânicos complexos nas águas residuais também aumentam a dificuldade do tratamento. Para estas águas residuais complexas, poderá ser necessário desenvolver processos de produção de hidrogénio mais avançados, tais como a utilização de materiais piezoeléctricos, para lidar com o seu ambiente químico complexo.

Portanto, a complexidade e a diversidade do tratamento de diferentes tipos de águas residuais exigem uma abordagem de tratamento abrangente e um projeto complexo de estações para garantir a remoção eficaz de vários poluentes e conseguir a reutilização da água.