Europski gradovi ispuštaju ogromne količine stakleničkih plinova u atmosferu. Dvije ključne gradske usluge – spaljivanje otpada i pročišćavanje otpadnih voda – među najvećim su uzročnicima emisija CO2 u općinama u EU.
Ti su sustavi ključni za javno zdravlje i urbani život, no proizvode emisije koje je teško u potpunosti eliminirati. Ali što ako se taj CO2 ne bi morao bacati?
Za međunarodnu skupinu istraživača, onečišćenje ugljikom u urbanim područjima predstavlja priliku. Surađujući u okviru inicijative WaterProof koju financira EU, razvijaju način hvatanja CO2 iz tih procesa i pretvaranja u mravlju kiselinu: jednostavnu, vrlo svestranu kemikaliju koja se koristi u mnogim industrijama.
To bi moglo omogućiti da se emisije iz spalionica otpada i otpadnih voda pretvore u sredstva za čišćenje ispod našeg sudopera ili čak u kožu na našim cipelama.
Pretvaranje problema u resurs
Napori za borbu protiv klimatskih promjena uglavnom se usredotočuju na obnovljive izvore energije, elektrifikaciju i poboljšanu učinkovitost. No, neke izvore i dalje je teško eliminirati.
„Neke emisije je teško zaustaviti“, rekla je Annelie Jongerius, elektrokemičarka i voditeljica programa u nizozemskoj kemijskoj tvrtki Avantium, koja koordinira istraživanje.
Jedna od mogućnosti je hvatanje CO2 i njegovo skladištenje pod zemljom. No, tim WaterProof istražuje kružniju alternativu: korištenje ugljika umjesto njegovog zadržavanja.
„Bilo bi ljepše kad bismo ga mogli koristiti“, rekao je Jongerius. „Istovremeno, potrebne su nam alternative fosilnim sirovinama za proizvodnju kemikalija.“
"
Ako uzimate CO2 iz otpadnih voda, pretvarate ga u proizvod, a zatim taj proizvod koristite za čišćenje WC-a tako da se vraća u sustav otpadnih voda, stvarate potpunu petlju.
Taj je izazov posebno vidljiv u postrojenjima poput onih kojima upravlja nizozemska tvrtka za gospodarenje otpadom HVC, koja upravlja dvjema velikim spalionicama otpada u Nizozemskoj.
„Moramo prihvatiti sav otpad koji društvo proizvodi“, rekao je Jan Peter Born, voditelj inovacija za pretvaranje otpada u energiju u HVC-u. „Nemamo načina za regulaciju emisija CO2, osim poticanja ljudi da kupuju manje, a recikliraju više.“
HVC već hvata dio CO2 i prodaje ga poljoprivrednicima u staklenicima, koji ga koriste za povećanje prinosa usjeva poput rajčica i krastavaca. Ali to je samo djelomično rješenje.
„Većina CO2 koji se unosi u biljke ponovno se ispušta kroz krov staklenika“, objasnio je Born. „S naše pravne perspektive, to je odgođena emisija. Poljoprivrednik je taj koji postiže smanjenje emisije jer izbjegava izgaranje plina za proizvodnju CO2.“
Istraživači WaterProofa žele ići korak dalje pretvarajući zarobljeni ugljik u korisne proizvode koji ga dulje drže izvan atmosfere.
Od CO2 do sredstava za čišćenje
U srži WaterProof inovacije je elektrokemijski proces koji pretvara zarobljeni CO2 u mravlju kiselinu korištenjem obnovljive električne energije.
„To je jedna od najjednostavnijih konverzija koje možete napraviti“, rekao je Jongerius.
Električna struja pokreće reakciju u specijaliziranoj ćeliji, reducirajući CO2 u mravlju kiselinu. Budući da sustav radi na obnovljivoj električnoj energiji i koristi ugljik dobiven iz otpada, smanjuje ovisnost o sirovinama na bazi fosilnih goriva.
Proces može ponuditi i dodatne prednosti. U elektrokemijskoj ćeliji istovremeno se odvijaju dvije reakcije, po jedna na svakoj elektrodi. Dok se tim WaterProof fokusira na pretvaranje CO2 u mravlju kiselinu, istražili su i spajanje ovoga s drugom reakcijom koja proizvodi vodikov peroksid i srodne spojeve.
Ove tvari mogu pomoći u razgradnji tvrdokornih zagađivača u otpadnim vodama, uključujući ostatke lijekova i pesticida. Međutim, ovaj dio procesa još je u ranoj fazi i ne provodi se u trenutnom demonstracijskom sustavu.
Tim testira svoju mravlju kiselinu dobivenu iz CO2 u ekološki prihvatljivim proizvodima za čišćenje poput sredstava za čišćenje WC-a i površina.
„Djelova potpuno isto kao i konvencionalno proizvedena mravlja kiselina“, rekao je Jongerius. „To je ista molekula.“
Osim čišćenja, projekt istražuje upotrebu mravlje kiseline dobivene iz CO2 u štavljenju kože. Iako se kiselina može koristiti za sve vrste kože, tim trenutno surađuje s islandskom tvrtkom Nordic Fish Leather kako bi na tržište plasirali ekološki prihvatljivu riblju kožu – održiviju alternativu tradicionalnoj koži na bazi goveda.
Proširenje za utjecaj u stvarnom svijetu
Iako je kemija obećavajuća, sljedeći izazov je povećanje proizvodnje.
Nadovezujući se na ranija istraživanja financirana od strane EU-a, tim sada radi na velikoj pilot jedinici u kojoj je više elektrokemijskih ćelija složeno zajedno, povećavajući količinu CO2 koja se može obraditi. Ako bude uspješna, to će utrti put postrojenjima komercijalnih razmjera.
Modularni dizajn omogućuje prilagodbu sustava različitim lokacijama, od postrojenja za otpadne vode do spalionica. Cilj je demonstrirati WaterProof proces u ljeto 2026. godine, pokazujući da proizvodni lanac bez fosilnih goriva može funkcionirati u stvarnim uvjetima.
Takvi sustavi bi se s vremenom mogli integrirati u urbanu infrastrukturu, pretvarajući gradove u središta kružne kemijske proizvodnje, a ne u izvore emisija.
Oporavak vrijednih materijala iz otpada
Potencijal rada koji se provodi nadilazi ponovnu upotrebu ugljika. Istraživači također istražuju kako se mravlja kiselina može koristiti za dobivanje vrijednih materijala iz otpadnih tokova.
Kombiniranjem s drugim spojevima razvijaju duboko eutektička otapala – tekućine niske toksičnosti sposobne za otapanje i vezanje metala u otpadu kako bi se metali mogli ekstrahirati.
"
Nemamo načina za regulaciju emisija CO2, osim poticanja ljudi da kupuju manje, a recikliraju više.
Mnogi vrijedni materijali završavaju u pepelu spalionica i mulju otpadnih voda, uključujući bakar, litij, kobalt, pa čak i male količine zlata – a svi su ključni za moderne tehnologije i zelenu tranziciju.
HVC već koristi mehaničke procese za izdvajanje metala, odvajajući teže čestice od pepela u procesu sličnom ispiranju zlata. Ali to proizvodi miješane metalne tokove koji su manje vrijedni. Nova otapala mogla bi omogućiti preciznije odvajanje.
„Ova eutektička otapala mogu se prilagoditi ciljanju specifičnih metala“, rekao je Born. „To znači da biste mogli oporabiti pojedinačne materijale umjesto smjesa, što povećava njihovu vrijednost.“
Međutim, ekonomske realnosti ostaju prepreka. Zlato je jedini dobiveni metal koji postiže pristojnu cijenu, objasnio je Born. Za mnoge druge, uključujući rijetke zemlje, tržišna cijena je još uvijek preniska da bi opravdala trošak.
To postavlja šira pitanja o politici i prioritetima, posebno s obzirom na to da potražnja za kritičnim materijalima nastavlja rasti: koliko su društva spremna subvencionirati oporabu otpada i treba li strateška vrijednost prevladati nad isključivo tržišno orijentiranim odlukama.
Zatvaranje petlje
Ovakvo razmišljanje o „pretvaranju otpada u resurse“ sve je popularnije diljem Europe. Nova pravila EU-a planirana za 2026. godinu imaju za cilj učiniti reciklirane materijale dostupnijima – i širom upotrebom.
Ako budu uspješni, mogli bi pomoći u pretvaranju kružnih ideja poput onih koje stoje iza WaterProof-a u svakodnevnu stvarnost, podržavajući ambiciju Europe da predvodi svijet u kružnoj proizvodnji do 2030. godine.
Povezivanjem hvatanja ugljika, kemijske proizvodnje, obrade vode i oporabe materijala, istraživači objedinjuju više elemenata te vizije u jednom sustavu.
Za Jongeriusa, koncept je i praktičan i simboličan.
„Ako uzmete CO2 iz otpadnih voda, pretvorite ga u proizvod, a zatim taj proizvod upotrijebite za čišćenje WC-a tako da se vraća u sustav otpadnih voda, stvarate potpunu petlju“, rekla je. „To je ultimativni primjer kružnog gospodarstva.“
Istraživanje u ovom članku financirao je program EU-a Horizon. Stavovi ispitanika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije. Ako vam se svidio ovaj članak, podijelite ga na društvenim mrežama.
