Gli ingegneri dell'Università di Alberta hanno trovato un modo per trasformare il grasso di scarto, olio e grasso in una fornitura costante di energia rinnovabile.

In un recente studio, Lo studente di master in ingegneria ambientale Bappi Chowdhury e i suoi colleghi hanno scoperto che l'aggiunta di materiali conduttivi ai prodotti di scarto potrebbe potenzialmente trasformarli in una materia prima affidabile, consentendo un tasso di produzione fino al 70% in più di biometano, una fonte di energia rinnovabile, da una miscela di grassi, olio e grasso e rifiuti alimentari ordinari in un digestore anaerobico.

Ricco di energia, i rifiuti pieni di grasso sono estremamente lenti da abbattere, formare barriere che ostacolano la digestione microbica o galleggiano in superficie negli impianti di trattamento dei rifiuti, che raccolgono biometano nel processo. Nonostante il loro alto potenziale energetico, i grassi sono composti da catene di carbonio più lunghe che si degradano naturalmente in gas naturale, queste sostanze spesso finiscono nelle discariche, dove si degradano lentamente e vengono rilasciati nell'atmosfera, un problema particolare perché il metano è circa 30 volte più potente dell'anidride carbonica come gas che intrappola il calore.

I risultati potrebbero avere implicazioni per i comuni alle prese con linee fognarie intasate, strutture agricole industriali che si occupano di rifiuti animali o governi che sperano di ridurre gli impatti climatici.

"Potrebbe risolvere molti problemi, " disse Chowdhury, chi è stato l'autore principale dello studio. "È sostenibile, energia rinnovabile, perché finché ci sono persone, ci sarà spreco di cibo".

Chiave a carbone attivo granulare

I materiali conduttivi sono stati a lungo utilizzati nel trattamento dei rifiuti e delle acque reflue, ma solo nell'ultimo decennio sono stati utilizzati per stimolare la produzione di biometano.

Una sostanza come il carbone attivo granulare, il materiale conduttivo più efficace nel nuovo studio, è meglio conosciuto per rimuovere i composti che influenzano l'odore e il sapore dell'acqua trattata. Ma secondo Bipro Dhar, un assistente universitario di ingegneria ambientale, il carbone attivo può anche fungere da hub per i microbi che cercano di scaricare o raccogliere elettroni come parte dei processi biochimici.

"Può cambiare il modo in cui i microbi interagiscono, " disse Dhar, che ha supervisionato la ricerca di Chowdhury. "Può migliorare significativamente la velocità con cui possiamo degradare quei prodotti organici e produrre biometano".

Lo studio prevedeva anche l'aggiunta di rifiuti alimentari al mix per migliorare i raccolti. Chowdhury ha trovato una ricetta ottimale del 70% di rifiuti alimentari, proveniente dai rifiuti del centro commerciale HUB nel campus della U of A, e del 30% di grassi, olio e grasso da GHD Canada, un partner industriale con sede in Ontario. Ha testato due materiali conduttivi, carbone attivo granulare e magnetite, per vedere quale funzionava meglio. Il primo materiale conduttivo ha ridotto il tempo di decomposizione da 20 a 25 giorni a soli sette.

C'è una seconda ragione per cui il carbone attivo granulare funziona così bene. I microbi che scompongono naturalmente i lipidi e i grassi crescono proprio sui materiali conduttivi. Una gamma più ampia di microbi rimane nella miscela nel digestore, garantire che la decomposizione sia più efficiente di quanto non sarebbe da sola.

"C'è stato un maggiore arricchimento di microrganismi, " Chowdhury ha detto. "Ci sono così tanti microbi attaccati alla superficie, crea più equilibrio".

Ridurre gli impatti climatici

Il nuovo studio è un potenziale punto di svolta nel trattamento dei rifiuti organici, che costituisce fino al 40% dei rifiuti urbani in Canada e il 5% delle emissioni globali di gas serra.

Dhar elenca una serie di potenziali scenari. Se grasso, olio e grasso possono essere digeriti facilmente e in modo affidabile, una città come Edmonton potrebbe accettare rifiuti agricoli o rifiuti di ristoranti per migliorare il trattamento dei rifiuti organici. Un allevamento di pollame rurale potrebbe passare dal trasporto di rifiuti per centinaia di chilometri e scegliere di generare energia e calore in loco. Un'area rurale in un paese in via di sviluppo potrebbe generare più elettricità dai rifiuti. Poiché i digestori anaerobici possono funzionare su una varietà di scale senza un significativo retrofit, è una soluzione che potrebbe essere implementata a livello globale.

Dhar vede un altro vantaggio nella riduzione del metano di scarto, un gas serra molto più potente che molti considerano un contributo al cambiamento climatico.

"Il problema principale delle discariche sono i rifiuti organici, "Dhar ha detto. "Qualsiasi tipo di sostanza organica alla fine si degraderà e produrrà gas metano".

Nel 2015, Epcor ha stimato di aver speso 2 milioni di dollari per la pulizia 1, 200 chilometri di fogne di Edmonton, insieme ad altri $ 1,6 milioni di linee di ispezione in tutta la città. Mentre la città ha "Store it, non versarlo" campagne, il grasso domestico che ostruisce le fognature potrebbe un giorno essere raccolto come una risorsa preziosa.

Prima sarà necessario più lavoro, ha notato Dhar. Ciò significa cercare materiali conduttivi ancora migliori e più economici, studi di fattibilità economica e progetti pilota su larga scala.

"Questo è un progetto molto importante, "Dhar ha detto. "Abbiamo un'enorme quantità di grasso, olio e grasso prodotti in tutto il paese".