Europa se stede stel enorme hoeveelhede kweekhuisgasse in die atmosfeer vry. Twee noodsaaklike stedelike dienste – afvalverbranding en afvalwaterbehandeling – is van die grootste bydraers tot munisipale CO2-uitlatings in die EU.
Hierdie stelsels is noodsaaklik vir openbare gesondheid en stedelike lewe, maar hulle produseer uitlaatgasse wat moeilik is om heeltemal uit te skakel. Maar wat as daardie CO2 nie hoef te vermors word nie?
Vir 'n internasionale groep navorsers bied stedelike koolstofbesoedeling 'n geleentheid. Deur saam te werk in die EU-befondsde WaterProof-inisiatief, ontwikkel hulle 'n manier om CO2 uit hierdie prosesse vas te vang en dit om te skakel in mieresuur: 'n eenvoudige, hoogs veelsydige chemikalie wat in baie nywerhede gebruik word.
Dit kan veroorsaak dat uitlaatgasse van afvalverbrandingsoonde en afvalwater in die skoonmaakprodukte onder ons wasbak, of selfs die leer op ons skoene, omskep word.
Omskep 'n probleem in 'n hulpbron
Pogings om klimaatsverandering aan te pak, fokus grootliks op hernubare energie, elektrifisering en verbeterde doeltreffendheid. Maar sommige bronne bly hardnekkig moeilik om uit te skakel.
“Sommige uitlatings is moeilik om te stop,” sê Annelie Jongerius, ’n elektrochemikus en programbestuurder by die Nederlandse chemiese maatskappy Avantium, wat die navorsing koördineer.
Een opsie is om die CO2 vas te vang en ondergronds te stoor. Maar die WaterProof-span ondersoek 'n meer sirkulêre alternatief: om koolstof in gebruik te hou eerder as om dit weg te sluit.
“Dit sou lekkerder wees as ons dit kon gebruik,” het Jongerius gesê. “Terselfdertyd benodig ons alternatiewe vir fossielgrondstowwe vir die vervaardiging van chemikalieë.”
"
As jy CO2 uit afvalwater neem, dit in 'n produk omskep, en dan daardie produk gebruik om jou toilet skoon te maak sodat dit terug in die afvalwaterstelsel vloei, skep jy 'n volledige lus.
Daardie uitdaging is veral sigbaar by fasiliteite soos dié wat bedryf word deur die Nederlandse afvalbestuursmaatskappy HVC, wat twee groot afvalverbrandingsoonde in Nederland bedryf.
“Ons moet enige afval wat die samelewing produseer, inneem,” het Jan Peter Born, HVC se afval-tot-energie-innovasiebestuurder, gesê. “Ons het geen manier om CO2-uitlatings te reguleer nie, behalwe om mense aan te moedig om minder te koop en meer te herwin.”
HVC vang reeds 'n mate van CO2 vas en verkoop dit aan kweekhuisboere, wat dit gebruik om die opbrengste van gewasse soos tamaties en komkommers te verhoog. Maar dit is slegs 'n gedeeltelike oplossing.
“Die meeste van die CO2 wat aan die plante toegedien word, word weer deur die kweekhuisdak vrygestel,” het Born verduidelik. “Vanuit ons wetlike perspektief is dit 'n vertraagde emissie. Dit is die boer wat die emissiereduksie behaal, aangesien hy gasverbranding vermy om CO2 te produseer.”
Die WaterProof-navorsers beoog om 'n stap verder te gaan deur vasgelegde koolstof in bruikbare produkte te omskep wat dit langer uit die atmosfeer hou.
Van CO2 tot skoonmaakprodukte
Die kern van die WaterProof-innovasie is 'n elektrochemiese proses wat vasgelegde CO2 in mieresuur omskakel deur hernubare elektrisiteit te gebruik.
“Dis een van die eenvoudigste omskakelings wat jy kan maak,” het Jongerius gesê.
'n Elektriese stroom dryf die reaksie in 'n gespesialiseerde sel aan, wat CO2 tot mieresuur reduseer. Omdat die stelsel op hernubare elektrisiteit werk en afval-afgeleide koolstof gebruik, verminder dit die afhanklikheid van fossielgebaseerde grondstowwe.
Die proses kan ook bykomende voordele bied. In 'n elektrochemiese sel vind twee reaksies gelyktydig plaas, een by elke elektrode. Terwyl die WaterProof-span fokus op die omskakeling van CO2 na mieresuur, het hulle ook die koppeling hiervan met 'n tweede reaksie ondersoek wat waterstofperoksied en verwante verbindings produseer.
Hierdie stowwe kan help om hardnekkige besoedelingstowwe in afvalwater af te breek, insluitend residue van farmaseutiese produkte en plaagdoders. Hierdie deel van die proses is egter nog in 'n vroeë stadium en word nie in die huidige demonstrasiestelsel geïmplementeer nie.
Die span toets hul CO2-afgeleide mieresuur in omgewingsvriendelike skoonmaakprodukte soos toilet- en oppervlakreinigers.
“Dit werk presies dieselfde as konvensioneel vervaardigde mieresuur,” het Jongerius gesê. “Dis dieselfde molekule.”
Benewens skoonmaak, ondersoek die projek die gebruik van CO2-afgeleide mieresuur in leerlooiery. Terwyl die suur vir alle soorte leer gebruik kan word, werk die span tans saam met die Yslandse maatskappy Nordic Fish Leather om omgewingsvriendelike visleer – 'n meer volhoubare alternatief vir tradisionele beesgebaseerde leer – op die mark te bring.
Opskaal vir werklike impak
Alhoewel die chemie belowend is, is opskaal die volgende uitdaging.
Voortbouend op vorige EU-befondsde navorsing, werk die span nou aan 'n grootskaalse proefeenheid waarin verskeie elektrochemiese selle saamgestapel word, wat die volume CO2 wat verwerk kan word, verhoog. Indien suksesvol, sal dit die weg baan vir kommersiële aanlegte.
Die modulêre ontwerp maak dit moontlik om die stelsel aan te pas by verskillende terreine, van afvalwateraanlegte tot verbrandingsoonde. Die doel is om die WaterProof-proses in die somer van 2026 te demonstreer, wat wys dat 'n fossielbrandstofvrye produksieketting onder werklike toestande kan funksioneer.
Sulke stelsels kan uiteindelik in stedelike infrastruktuur geïntegreer word, wat stede in spilpunte vir sirkulêre chemiese produksie omskep eerder as bronne van emissies.
Herwinning van waardevolle materiale uit afval
Die potensiaal van die werk wat uitgevoer word, strek verder as koolstofhergebruik. Die navorsers ondersoek ook hoe miersuur gebruik kan word om waardevolle materiale uit afvalstrome te herwin.
Deur dit met ander verbindings te kombineer, ontwikkel hulle diep eutektiese oplosmiddels – lae-toksisiteitsvloeistowwe wat in staat is om op te los en aan metale in afval te bind sodat die metale onttrek kan word.
"
Ons het geen manier om CO2-uitlatings te reguleer nie, behalwe om mense aan te moedig om minder te koop en meer te herwin.
Baie waardevolle materiale beland in verbrandingsas en afvalwaterslyk, insluitend koper, litium, kobalt en selfs klein hoeveelhede goud – alles van kritieke belang vir moderne tegnologieë en die groen oorgang.
HVC gebruik reeds meganiese prosesse om metale te herwin, en skei swaarder deeltjies van as in 'n proses soortgelyk aan goudpanning. Maar dit produseer gemengde metaalstrome wat minder waardevol is. Die nuwe oplosmiddels kan meer akkurate skeiding moontlik maak.
“Hierdie eutektiese oplosmiddels kan aangepas word om spesifieke metale te teiken,” het Born gesê. “Dit beteken dat jy individuele materiale eerder as mengsels kan herwin, wat hul waarde verhoog.”
Ekonomiese realiteite bly egter 'n hindernis. Goud is die enigste herwonne metaal wat 'n ordentlike prys behaal, het Born verduidelik. Vir baie ander, insluitend seldsame aardmetale, is die markprys steeds te laag om die koste te regverdig.
Dit laat breër vrae ontstaan oor beleid en prioriteite, veral namate die vraag na kritieke materiale aanhou groei: hoeveel samelewings bereid is om herwinning uit afval te subsidieer, en of strategiese waarde bo suiwer markgedrewe besluite moet seëvier.
Sluiting van die lus
Hierdie soort "afval-na-hulpbron"-denke kry al hoe meer aantrekkingskrag regoor Europa. Nuwe EU-reëls wat vir 2026 beplan word, is daarop gemik om herwinde materiale meer algemeen beskikbaar te maak – en meer algemeen gebruik te maak.
Indien suksesvol, kan hulle help om sirkelvormige idees soos dié agter WaterProof in die alledaagse werklikheid te omskep, wat Europa se ambisie ondersteun om teen 2030 die wêreld in sirkelvormige produksie te lei.
Deur koolstofopname, chemiese produksie, waterbehandeling en materiaalherwinning te koppel, bring die navorsers verskeie elemente van daardie visie in 'n enkele stelsel bymekaar.
Vir Jongerius is die konsep beide prakties en simbolies.
“As jy CO2 uit afvalwater neem, dit in 'n produk omskep, en dan daardie produk gebruik om jou toilet skoon te maak sodat dit terugvloei in die afvalwaterstelsel, skep jy 'n volledige lus,” het sy gesê. “Dit is die beste voorbeeld van die sirkelvormige ekonomie.”
Navorsing in hierdie artikel is befonds deur die EU se Horizon-program. Die menings van die ondervraagdes weerspieël nie noodwendig dié van die Europese Kommissie nie. As jy van hierdie artikel gehou het, oorweeg dit asseblief om dit op sosiale media te deel.
