Ingenjörer från University of Alberta har hittat ett sätt att vända avfallsfett, olja och fett till en stadig tillförsel av förnybar energi.

I en nyligen genomförd studie, Miljöingenjörsstudenten Bappi Chowdhury och hans kollegor fann att tillsats av ledande material till avfallsprodukterna potentiellt kan göra dem till ett pålitligt råmaterial, möjliggör en produktionshastighet på upp till 70 procent mer biometan – en förnybar energikälla – från en blandning av fett, olja och fett och vanligt matavfall i en anaerob kokare.

Energirik, fettfyllt avfall är extremt långsamt att bryta ner, bildar barriärer som hindrar mikrobiell matsmältning eller flyter till ytan vid avfallsbehandlingsanläggningar, som samlar biometan i processen. Trots sin höga energipotential – fetter består av längre kolkedjor som naturligt bryts ned till naturgas – hamnar dessa ämnen ofta på deponier, där de långsamt bryts ned och släpps ut i atmosfären, ett särskilt problem eftersom metan är ungefär 30 gånger mer potent än koldioxid som en värmefångande gas.

Fynden kan få konsekvenser för kommuner som kämpar med igensatta avloppsledningar, industriella jordbruksanläggningar som hanterar animaliskt avfall eller regeringar som hoppas kunna minska klimatpåverkan.

"Det kan lösa många problem, sade Chowdhury, som var huvudförfattare till studien. "Det är hållbart, förnybar energi, för så länge det finns människor, det blir matsvinn."

Granulär nyckel med aktivt kol

Ledande material har länge använts i avlopps- och avloppsvattenrening, men bara under det senaste decenniet har de använts för att stimulera biometanproduktion.

Ett ämne som granulärt aktivt kol - det ledande materialet som är mest effektivt i den nya studien - är mer känt för att ta bort föreningar som påverkar lukten och smaken av behandlat vatten. Men enligt Bipro Dhar, en U av A biträdande professor i miljöteknik, aktivt kol kan också fungera som ett nav för mikrober som vill dumpa eller plocka upp elektroner som en del av biokemiska processer.

"Det kan förändra hur mikrober interagerar, sa Dhar, som övervakade Chowdhurys forskning. "Det kan avsevärt förbättra hur snabbt vi kan bryta ned dessa organiska ämnen och producera biometan."

Studien involverade också att lägga till matavfall till mixen för att förbättra avkastningen. Chowdhury hittade ett optimalt recept med 70 procent matavfall – hämtat från avfall från HUB Mall på U of A:s campus – och 30 procent fett, olja och fett från GHD Canada, en Ontario-baserad industripartner. Han testade två ledande material, granulärt aktivt kol och magnetit, för att se vilken som fungerade bättre. Det första ledande materialet minskade nedbrytningstiden från 20 till 25 dagar till bara sju.

Det finns en andra anledning till att granulärt aktivt kol fungerar så bra. Mikrober som naturligt bryter ner lipider och fetter växer direkt på de ledande materialen. Ett bredare utbud av mikrober finns kvar i blandningen i kokaren, se till att nedbrytningen är effektivare än den skulle vara ensam.

"Det var mer anrikning av mikroorganismer, ", sa Chowdhury. "Det finns så många mikrober fästa vid ytan, det skapar mer balans."

Att minska klimatpåverkan

Den nya studien är en potentiell game changer vid behandling av organiskt avfall, som utgör upp till 40 procent av kommunalt avfall i Kanada och fem procent av de globala utsläppen av växthusgaser.

Dhar listar ett antal potentiella scenarier. Om fett, olja och fett kan lätt och tillförlitligt smältas, en stad som Edmonton kan ta emot jordbruksavfall eller restaurangavfall för att förbättra sin organiskt avfallshantering. En fjäderfäfarm på landsbygden kan byta från att transportera avfall hundratals kilometer och välja att generera kraft och värme på plats. Ett landsbygdsområde i ett utvecklingsland skulle kunna generera mer el från avfall. Eftersom anaeroba rötkammare kan arbeta i en mängd olika skalor utan en betydande eftermontering, det är en lösning som potentiellt skulle kunna implementeras globalt.

Dhar ser en annan uppsida i minskningen av avfallsmetan, en mycket mer potent växthusgas som många förbiser som en bidragande orsak till klimatförändringarna.

"Det stora problemet med deponier är organiskt avfall, "Dhar sa. "Alla typer av organiska ämnen kommer så småningom att brytas ned och producera metangas."

2015, Epcor uppskattade att de spenderade 2 miljoner dollar på att rengöra 1, 200 kilometer av Edmontons avlopp, tillsammans med ytterligare 1,6 miljoner dollar inspekterande linjer över hela staden. Medan staden har "Lagra det, häll inte det"-kampanjer, hushållsfettet som täpper till avloppsledningar skulle en dag kunna samlas in som en värdefull resurs.

Mer arbete kommer först att behövas, Dhar noterade. Det betyder att leta efter ännu bättre och billigare ledande material, ekonomiska genomförbarhetsstudier och uppskalade pilotprojekt.

"Det här är ett mycket viktigt projekt, "Dhar sa. "Vi har en enorm mängd fett, olja och fett som produceras över hela landet."