Mitt team har upptäckt en annan användning för mikrovågsugnar som kommer att överraska dig.

Biosolider – främst döda bakterier – från reningsverk dumpas vanligtvis på soptippar. Dock, de är rika på näringsämnen och kan potentiellt användas som gödningsmedel. Men bönder kan inte bara ersätta de vanliga gödselmedlen de använder på jordbruksmark med dessa biosolider. Anledningen är att de ofta är förorenade med giftiga tungmetaller som arsenik, leda, kvicksilver och kadmium från industrin. Men att dumpa dem på soptippen är slöseri med värdefulla resurser. Så, Vad är lösningen?

Jag är miljöingenjör och expert på rening av avloppsvatten. Jag och mina kollegor har kommit på hur man kan behandla dessa biosolider och ta bort tungmetaller så att de säkert kan användas som gödningsmedel.

Hur reningsverk renar avloppsvatten

Avloppsvatten innehåller organiskt avfall såsom proteiner, kolhydrater, fetter, oljor och urea, som kommer från mat och mänskligt avfall vi spolar ner i diskbänkar och toaletter. Inuti reningsverk, bakterier bryter ner dessa organiska material, rening av vattnet som sedan släpps ut i floder, sjöar eller hav.

Bakterierna gör inte jobbet för ingenting. De drar nytta av denna process genom att föröka sig när de äter på mänskligt avfall. När vattnet har tagits bort från avfallet, det som återstår är en fast klump av bakterier som kallas biosolider.

Detta kompliceras av det faktum att avloppsreningsverk inte bara tar emot avloppsvatten från bostäder utan även industriellt avloppsvatten, inklusive vätskan som sipprar ut ur fast avfall i deponier – kallat lakvatten – som är förorenat med giftiga metaller inklusive arsenik, leda, kvicksilver och kadmium. Under reningsprocessen av avloppsvatten, tungmetaller attraheras av bakterierna och ackumuleras på deras ytor.

Om jordbrukare använder biosolids i detta skede, dessa metaller kommer att separera från biosolids och förorena grödan för mänsklig konsumtion. Men att ta bort tungmetaller är inte lätt eftersom de kemiska bindningarna mellan tungmetaller och biosolider är mycket starka.

Mikrovågsavfall frigör tungmetaller

Konventionellt, dessa metaller avlägsnas från biosolids med kemiska metoder som involverar syror, men detta är kostsamt och genererar farligare avfall. Detta har praktiserats i liten skala inom vissa jordbruksområden.

Efter en noggrann beräkning av energibehovet för att frigöra tungmetallerna från de vidhäftade bakterierna, Jag letade runt efter alla möjliga energikällor som kan ge precis tillräckligt för att bryta bindningarna men inte för mycket för att förstöra näringsämnena i biosolids. Det var då jag plötsligt lade märke till mikrovågsugnen i mitt kök och började undra om mikrovågsugnen var lösningen.

Mitt team och jag testade om mikrovågor av biosolids skulle bryta bindningarna mellan tungmetaller och bakteriecellerna. Vi upptäckte att det var effektivt och miljövänligt. Verket har publicerats i Journal of Cleaner Production . Detta koncept kan anpassas till industriell skala genom att använda elektromagnetiska vågor för att producera mikrovågorna.

Detta är en lösning som borde vara till nytta för många människor. Till exempel, chefer för avloppsreningsverk skulle potentiellt kunna tjäna intäkter genom att sälja biosolids istället för att betala bortskaffningsavgifter för materialet som ska dumpas till deponierna.

Det är en bättre strategi för miljön eftersom när biosolider deponeras i deponier, tungmetallerna sipprar in i lakvattnet från deponin, som sedan renas i avloppsreningsverk. Tungmetallerna rör sig alltså mellan avloppsreningsverk och deponier i en oändlig slinga. Denna forskning bryter denna cykel genom att separera tungmetallerna från biosolids och återvinna dem. Jordbrukare skulle också dra nytta av billiga organiska gödselmedel som kan ersätta de kemiska syntetiska, bevara värdefulla resurser och skydda ekosystemet.

Är detta slutet? Inte än. Än så länge kan vi bara ta bort 50 procent av tungmetallerna men vi hoppas kunna flytta detta till 80 procent med förbättrade experimentella konstruktioner. Mitt team genomför för närvarande små laboratorie- och fältexperiment för att undersöka om vår nya strategi kommer att fungera i stor skala. En lärdom jag skulle vilja dela med alla:Var observant. För alla problem, lösningen kan finnas precis runt dig, i ditt hem, ditt kontor, även i de apparater du använder.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.