Πηγή Εικόνας: pixabayΟι πόλεις της Ευρώπης εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Είναι ενδεικτικό ότι δύο βασικές υπηρεσίες – η αποτέφρωση αποβλήτων και η επεξεργασία λυμάτων – συγκαταλέγονται μεταξύ των μεγαλύτερων πηγών εκπομπής CO2 στην ΕΕ. Και μπορεί αυτά τα συστήματα να είναι ζωτικής σημασίας για τη δημόσια υγεία και τη ζωή όπως την ξέρουμε, ωστόσο, τι θα γινόταν όμως αν αυτό το CO2 δεν χρειαζόταν να πάει χαμένο;
Στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος WaterProof, ερευνητές αναπτύσσουν έναν τρόπο για τη δέσμευση του CO2 που προκύπτει από τις συγκεκριμένες διαδικασίες και τη μετατροπή του σε φορμικό οξύ: μια απλή, εξαιρετικά ευέλικτη χημική ουσία που χρησιμοποιείται σε πολλούς κλάδους της βιομηχανίας.
Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει τη μετατροπή των εκπομπών από τους αποτεφρωτήρες απορριμμάτων και τα λύματα σε προϊόντα καθαρισμού που βρίσκονται κάτω από τον νεροχύτη μας, ή ακόμα και στο δέρμα των παπουτσιών μας.
Μετατρέποντας το πρόβλημα σε προϊόν
Οι προσπάθειες για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής επικεντρώνονται σε μεγάλο βαθμό στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, την ηλεκτροκίνηση και τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης. Ωστόσο, ορισμένες πηγές παραμένουν επίμονα δύσκολο να εξαλειφθούν.
Μια επιλογή είναι η δέσμευση του CO2 και η αποθήκευσή του σε υπόγειους χώρους. Ωστόσο, η ομάδα WaterProof διερευνά μια πιο κυκλική εναλλακτική λύση: τη διατήρηση του άνθρακα σε χρήση αντί για την απομόνωσή του.
Αυτή η πρόκληση είναι ιδιαίτερα εμφανής σε εγκαταστάσεις όπως αυτές που λειτουργεί η ολλανδική εταιρεία διαχείρισης αποβλήτων HVC που ήδη συλλέγει ήδη μέρος του CO2 και το πωλεί σε καλλιεργητές θερμοκηπίων, οι οποίοι το χρησιμοποιούν για να αυξήσουν την απόδοση καλλιεργειών όπως οι ντομάτες και τα αγγούρια. Ωστόσο, αυτή αποτελεί μόνο μια μερική λύση.
Οι ερευνητές του WaterProof στοχεύουν να προχωρήσουν ένα βήμα παραπέρα, μετατρέποντας τον συλλεγόμενο άνθρακα σε χρήσιμα προϊόντα που τον κρατούν μακριά από την ατμόσφαιρα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, σύμφωνα με το περιοδικό Horizon.
Από το CO2 στα προϊόντα καθαρισμού
Στον πυρήνα της καινοτομίας WaterProof βρίσκεται μια ηλεκτροχημική διαδικασία που μετατρέπει το συλλεγόμενο CO2 σε φορμικό οξύ χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές.
Ηλεκτρικό ρεύμα ενεργοποιεί την αντίδραση σε ένα ειδικό κύτταρο, μετατρέποντας το CO2 σε φορμικό οξύ. Επειδή το σύστημα λειτουργεί με ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια και χρησιμοποιεί άνθρακα που προέρχεται από απόβλητα, μειώνει την εξάρτηση από πρώτες ύλες ορυκτής προέλευσης.
Η διαδικασία μπορεί επίσης να προσφέρει πρόσθετα οφέλη. Σε ένα ηλεκτροχημικό κύτταρο, λαμβάνουν χώρα δύο αντιδράσεις ταυτόχρονα, μία σε κάθε ηλεκτρόδιο. Ενώ η ομάδα του WaterProof επικεντρώνεται στη μετατροπή του CO2 σε φορμικό οξύ, έχει επίσης διερευνήσει τη δυνατότητα συνδυασμού αυτής της αντίδρασης με μια δεύτερη που παράγει υπεροξείδιο του υδρογόνου και συναφείς ενώσεις.
Αυτές οι ουσίες μπορούν να βοηθήσουν στην αποικοδόμηση επίμονων ρύπων στα λύματα, συμπεριλαμβανομένων υπολειμμάτων φαρμακευτικών προϊόντων και φυτοφαρμάκων. Ωστόσο, αυτό το μέρος της διαδικασίας βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο και δεν εφαρμόζεται στο τρέχον σύστημα επίδειξης.
Η ομάδα δοκιμάζει το μυρμηκικό οξύ που παράγεται από CO2 σε οικολογικά προϊόντα καθαρισμού, όπως καθαριστικά τουαλέτας και επιφανειών.
Πέρα από τον καθαρισμό, το έργο διερευνά τη χρήση του φορμικού οξέος που παράγεται από το CO2 στη βυρσοδεψία. Αν και το οξύ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλους τους τύπους δέρματος, η ομάδα συνεργάζεται επί του παρόντος με την ισλανδική εταιρεία Nordic Fish Leather με στόχο να διαθέσει στην αγορά το οικολογικό δέρμα ψαριού – μια πιο βιώσιμη εναλλακτική λύση σε σχέση με το παραδοσιακό δέρμα βοοειδών.
Επέκταση της κλίμακας για αντίκτυπο στον πραγματικό κόσμο
Αν και η χημεία είναι πολλά υποσχόμενη, η επέκταση της κλίμακας αποτελεί την επόμενη πρόκληση.
Με βάση προηγούμενη έρευνα που χρηματοδοτήθηκε από την ΕΕ, η ομάδα εργάζεται τώρα σε μια πιλοτική μονάδα μεγάλης κλίμακας στην οποία στοιβάζονται πολλαπλά ηλεκτροχημικά στοιχεία, αυξάνοντας τον όγκο του CO2 που μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία. Εάν η προσπάθεια στεφθεί με επιτυχία, θα ανοίξει ο δρόμος για εγκαταστάσεις εμπορικής κλίμακας.
Ο αρθρωτός σχεδιασμός επιτρέπει την προσαρμογή του συστήματος σε διαφορετικές εγκαταστάσεις, από μονάδες επεξεργασίας λυμάτων έως αποτεφρωτήρες. Στόχος είναι η επίδειξη της διαδικασίας WaterProof το καλοκαίρι του 2026, αποδεικνύοντας ότι μια αλυσίδα παραγωγής χωρίς ορυκτά καύσιμα μπορεί να λειτουργήσει υπό πραγματικές συνθήκες.
Τέτοια συστήματα θα μπορούσαν τελικά να ενσωματωθούν στην αστική υποδομή, μετατρέποντας τις πόλεις σε κόμβους κυκλικής χημικής παραγωγής αντί για πηγές εκπομπών.
Ανάκτηση πολύτιμων υλικών από τα απόβλητα
Το δυναμικό της εργασίας που πραγματοποιείται υπερβαίνει την επαναχρησιμοποίηση του άνθρακα. Οι ερευνητές διερευνούν επίσης πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί το φορμικό οξύ για την ανάκτηση πολύτιμων υλικών από ροές αποβλήτων.
Συνδυάζοντάς το με άλλες ενώσεις, αναπτύσσουν υγρά χαμηλής τοξικότητας, ικανά να διαλύουν και να δεσμεύουν μέταλλα στα απόβλητα, ώστε να είναι δυνατή η εξαγωγή τους.
Πολλά πολύτιμα υλικά καταλήγουν στην τέφρα των αποτεφρωτήρων και στην ιλύς των λυμάτων, όπως χαλκός, λίθιο, κοβάλτιο, ακόμη και μικρές ποσότητες χρυσού – όλα ζωτικής σημασίας για τις σύγχρονες τεχνολογίες και την πράσινη μετάβαση.
Η HVC χρησιμοποιεί ήδη μηχανικές διεργασίες για την ανάκτηση μετάλλων, διαχωρίζοντας τα βαρύτερα σωματίδια από την τέφρα σε μια διαδικασία παρόμοια με το πλύσιμο χρυσού. Ωστόσο, αυτό παράγει μικτά ρεύματα μετάλλων που είναι λιγότερο πολύτιμα. Οι νέοι διαλύτες θα μπορούσαν να επιτρέψουν έναν πιο ακριβή διαχωρισμό.
Ωστόσο, η οικονομική πραγματικότητα παραμένει εμπόδιο καθώς ο χρυσός είναι το μόνο ανακτημένο μέταλλο που έχει αξιοπρεπή τιμή, ενώ για πολλά άλλα, συμπεριλαμβανομένων των σπάνιων γαιών, η τιμή της αγοράς είναι ακόμα πολύ χαμηλή για να δικαιολογήσει το κόστος.
Αυτό θέτει ευρύτερα ερωτήματα σχετικά με την πολιτική και τις προτεραιότητες, ιδίως καθώς η ζήτηση για κρίσιμα υλικά συνεχίζει να αυξάνεται: πόσο διατεθειμένες είναι οι κοινωνίες να επιδοτήσουν την ανάκτηση από τα απόβλητα και αν η στρατηγική αξία πρέπει να υπερισχύει των αποφάσεων που καθοδηγούνται αποκλειστικά από την αγορά.
Κλείνοντας τον κύκλο
Αυτή η λογική της «μετατροπής των αποβλήτων σε πόρους» κερδίζει έδαφος σε ολόκληρη την Ευρώπη. Οι νέοι κανόνες της ΕΕ που προγραμματίζονται για το 2026 στοχεύουν να καταστήσουν τα ανακυκλωμένα υλικά πιο ευρέως διαθέσιμα – και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα.
Εάν επιτύχουν, θα μπορούσαν να συμβάλουν στην μετατροπή κυκλικών ιδεών, όπως αυτές που βρίσκονται πίσω από το WaterProof, σε καθημερινή πραγματικότητα, υποστηρίζοντας τη φιλοδοξία της Ευρώπης να ηγηθεί παγκοσμίως στην κυκλική παραγωγή έως το 2030.
Συνδέοντας τη δέσμευση άνθρακα, την παραγωγή χημικών, την επεξεργασία νερού και την ανάκτηση υλικών, οι ερευνητές συγκεντρώνουν πολλαπλά στοιχεία αυτού του οράματος σε ένα ενιαίο σύστημα.
