Evropska mesta v ozračje izpuščajo ogromne količine toplogrednih plinov. Dve bistveni mestni storitvi – sežiganje odpadkov in čiščenje odpadnih voda – sta med največjimi dejavniki emisij CO2 v občinah v EU.
Ti sistemi so ključnega pomena za javno zdravje in mestno življenje, vendar proizvajajo emisije, ki jih je težko v celoti odpraviti. Kaj pa, če tega CO2 ne bi bilo treba zavreči?
Za mednarodno skupino raziskovalcev predstavlja onesnaževanje z ogljikom v mestih priložnost. V okviru pobude WaterProof, ki jo financira EU, skupaj razvijajo način za zajemanje CO2 iz teh procesov in njegovo pretvorbo v mravljinčno kislino: preprosto, zelo vsestransko kemikalijo, ki se uporablja v številnih panogah.
To bi lahko omogočilo, da se emisije iz sežigalnic odpadkov in odpadne vode pretvorijo v čistila pod našim umivalnikom ali celo v usnje na naših čevljih.
Spreminjanje problema v vir
Prizadevanja za spopadanje s podnebnimi spremembami se osredotočajo predvsem na obnovljive vire energije, elektrifikacijo in izboljšanje učinkovitosti. Vendar pa je nekatere vire še vedno težko odpraviti.
»Nekatere emisije je težko ustaviti,« je dejala Annelie Jongerius, elektrokemičarka in vodja programa pri nizozemskem kemičnem podjetju Avantium, ki koordinira raziskavo.
Ena od možnosti je zajemanje CO2 in njegovo shranjevanje pod zemljo. Vendar ekipa WaterProof raziskuje bolj krožno alternativo: ohranjanje ogljika v uporabi namesto njegovega zaklepanja.
»Lepše bi bilo, če bi ga lahko uporabili,« je dejal Jongerius. »Hkrati potrebujemo alternative fosilnim surovinam za proizvodnjo kemikalij.«
"
Če iz odpadne vode vzamete CO2, ga spremenite v izdelek in nato ta izdelek uporabite za čiščenje stranišča, da se vrne v sistem odpadne vode, ustvarite popolno zanko.
Ta izziv je še posebej očiten v obratih, kot so tisti, ki jih upravlja nizozemsko podjetje za ravnanje z odpadki HVC, ki na Nizozemskem upravlja dve veliki sežigalnici odpadkov.
»Sprejeti moramo vse odpadke, ki jih družba proizvede,« je dejal Jan Peter Born, vodja inovacij na področju predelave odpadkov v energijo pri HVC. »Nimamo načina za uravnavanje emisij CO2, razen da ljudi spodbujamo k manjšemu nakupu in večjemu recikliranju.«
HVC že zajema nekaj CO2 in ga prodaja kmetom v rastlinjakih, ki ga uporabljajo za povečanje pridelka poljščin, kot sta paradižnik in kumare. Vendar je to le delna rešitev.
»Večina CO2, ki ga dovajajo rastlinam, se sprosti nazaj skozi streho rastlinjaka,« je pojasnil Born. »Z našega pravnega vidika gre za zapoznelo emisijo. Kmet je tisti, ki doseže zmanjšanje emisij, saj se izogne kurjenju plina za proizvodnjo CO2.«
Raziskovalci podjetja WaterProof si prizadevajo iti še korak dlje in ujeti ogljik pretvoriti v uporabne izdelke, ki ga dlje časa zadržujejo zunaj ozračja.
Od CO2 do čistilnih sredstev
V središču inovacije WaterProof je elektrokemični postopek, ki z uporabo obnovljive električne energije pretvori ujeti CO2 v mravljinčno kislino.
»To je ena najpreprostejših pretvorb, ki jih lahko naredite,« je dejal Jongerius.
Električni tok poganja reakcijo v specializirani celici, pri čemer se CO2 reducira v mravljinčno kislino. Ker sistem deluje na obnovljivo električno energijo in uporablja ogljik, pridobljen iz odpadkov, zmanjšuje odvisnost od surovin na osnovi fosilnih goriv.
Postopek lahko ponudi tudi dodatne prednosti. V elektrokemični celici hkrati potekata dve reakciji, ena na vsaki elektrodi. Medtem ko se ekipa WaterProof osredotoča na pretvorbo CO2 v mravljinčno kislino, so raziskovali tudi združitev te reakcije z drugo reakcijo, ki proizvaja vodikov peroksid in sorodne spojine.
Te snovi lahko pomagajo razgraditi trdovratna onesnaževala v odpadni vodi, vključno z ostanki farmacevtskih izdelkov in pesticidov. Vendar je ta del postopka še v zgodnji fazi in se v trenutnem demonstracijskem sistemu ne izvaja.
Ekipa testira svojo mravljinčno kislino, pridobljeno iz CO2, v okolju prijaznih čistilnih izdelkih, kot so čistila za stranišča in površine.
»Deluje popolnoma enako kot konvencionalno proizvedena mravljinčna kislina,« je dejal Jongerius. »Gre za isto molekulo.«
Poleg čiščenja projekt raziskuje tudi uporabo mravljinčne kisline, pridobljene iz CO2, pri usnjarstvu. Čeprav se kislina lahko uporablja za vse vrste usnja, ekipa trenutno sodeluje z islandskim podjetjem Nordic Fish Leather, da bi na trg uvedla okolju prijazno ribje usnje – bolj trajnostno alternativo tradicionalnemu govejemu usnju.
Povečanje obsega za resnični vpliv
Čeprav je kemija obetavna, je naslednji izziv povečanje obsega.
Na podlagi prejšnjih raziskav, ki jih je financirala EU, ekipa zdaj dela na obsežni pilotni enoti, v kateri je več elektrokemijskih celic zloženih skupaj, kar povečuje količino CO2, ki ga je mogoče predelati. Če bo uspešen, bo to tlakovalo pot za obrate komercialnega obsega.
Modularna zasnova omogoča prilagoditev sistema različnim lokacijam, od čistilnih naprav do sežigalnic. Cilj je poleti 2026 demonstrirati postopek WaterProof in pokazati, da lahko proizvodna veriga brez fosilnih goriv deluje v resničnih pogojih.
Takšne sisteme bi sčasoma lahko vključili v mestno infrastrukturo, s čimer bi mesta postala središča krožne kemične proizvodnje in ne viri emisij.
Pridobivanje dragocenih materialov iz odpadkov
Potencial trenutno izvajanega dela presega ponovno uporabo ogljika. Raziskovalci preučujejo tudi, kako se lahko mravljinčna kislina uporabi za pridobivanje dragocenih materialov iz odpadnih tokov.
Z združevanjem z drugimi spojinami razvijajo globoko evtektična topila – tekočine z nizko toksičnostjo, ki se lahko raztopijo in vežejo na kovine v odpadkih, tako da jih je mogoče ekstrahirati.
"
Nimamo načina za uravnavanje emisij CO2, razen da ljudi spodbujamo k manjšemu nakupu in večjemu recikliranju.
Številni dragoceni materiali končajo v pepelu sežigalnic in blatu iz odpadnih voda, vključno z bakrom, litijem, kobaltom in celo majhnimi količinami zlata – vsi so ključni za sodobne tehnologije in zeleni prehod.
HVC že uporablja mehanske postopke za pridobivanje kovin, pri čemer ločuje težje delce od pepela v postopku, podobnem izpiranju zlata. Vendar to ustvarja mešane kovinske tokove, ki so manj dragoceni. Nova topila bi lahko omogočila natančnejše ločevanje.
»Ta evtektična topila je mogoče prilagoditi za ciljanje specifičnih kovin,« je dejal Born. »To pomeni, da bi lahko pridobili posamezne materiale namesto mešanic, kar poveča njihovo vrednost.«
Vendar pa ekonomske realnosti ostajajo ovira. Zlato je edina pridobljena kovina, ki dosega spodobno ceno, je pojasnil Born. Za mnoge druge, vključno z redkimi zemeljami, je tržna cena še vedno prenizka, da bi upravičila stroške.
To sproža širša vprašanja o politiki in prednostnih nalogah, zlasti ker povpraševanje po kritičnih materialih še naprej narašča: koliko so družbe pripravljene subvencionirati predelavo odpadkov in ali bi morala strateška vrednost prevladati nad izključno tržno usmerjenimi odločitvami.
Zapiranje zanke
Tovrstno razmišljanje o »odpadkih v vire« pridobiva na veljavi po vsej Evropi. Nova pravila EU, načrtovana za leto 2026, si prizadevajo za širšo dostopnost – in širšo uporabo recikliranih materialov.
Če bodo uspešni, bi lahko pripomogli k uresničitvi krožnih idej, kot so tiste, na katerih temelji projekt WaterProof, in podprli ambicijo Evrope, da do leta 2030 prevzame vodilno vlogo v svetu na področju krožne proizvodnje.
Z povezovanjem zajemanja ogljika, kemične proizvodnje, čiščenja vode in predelave materialov raziskovalci združujejo več elementov te vizije v enem samem sistemu.
Za Jongeriusa je koncept tako praktičen kot simboličen.
»Če iz odpadne vode vzamete CO2, ga spremenite v izdelek in nato ta izdelek uporabite za čiščenje stranišča, tako da se vrne v sistem odpadne vode, ustvarite popolno zanko,« je dejala. »To je ultimativni primer krožnega gospodarstva.«
Raziskavo v tem članku je financiral program EU Obzorje. Mnenja anketirancev ne odražajo nujno mnenj Evropske komisije. Če vam je bil članek všeč, ga delite na družbenih omrežjih.
