Miji ya Ulaya hutoa kiasi kikubwa cha gesi chafu angani. Huduma mbili muhimu za mijini - uchomaji taka na matibabu ya maji machafu - ni miongoni mwa wachangiaji wakubwa wa uzalishaji wa CO2 katika manispaa za EU.
Mifumo hii ni muhimu kwa afya ya umma na maisha ya mijini, lakini hutoa uzalishaji wa hewa chafu ambao ni vigumu kuuondoa kabisa. Lakini vipi kama CO2 hiyo isingelazimika kupotea?
Kwa kundi la kimataifa la watafiti, uchafuzi wa kaboni mijini hutoa fursa. Wakifanya kazi pamoja katika mpango wa WaterProof unaofadhiliwa na EU, wanaunda njia ya kunasa CO2 kutoka kwa michakato hii na kuibadilisha kuwa asidi ya fomi: kemikali rahisi na yenye matumizi mengi inayotumika katika tasnia nyingi.
Hii inaweza kuruhusu uchafuzi kutoka kwa vichomeo taka na maji machafu kugeuzwa kuwa bidhaa za kusafisha chini ya sinki letu, au hata ngozi kwenye viatu vyetu.
Kubadilisha tatizo kuwa rasilimali
Juhudi za kukabiliana na mabadiliko ya tabianchi zinalenga zaidi nishati mbadala, umeme na ufanisi ulioboreshwa. Lakini baadhi ya vyanzo bado ni vigumu kuviondoa.
"Baadhi ya uzalishaji wa hewa chafu ni vigumu kuzuia," alisema Annelie Jongerius, mtaalamu wa kemia ya umeme na meneja wa programu katika kampuni ya kemikali ya Uholanzi ya Avantium, ambayo inaratibu utafiti huo.
Chaguo moja ni kukamata CO2 na kuihifadhi chini ya ardhi. Lakini timu ya Waterproof inachunguza njia mbadala ya mviringo zaidi: kuweka kaboni katika matumizi badala ya kuifungia.
"Ingekuwa vyema zaidi kama tungeweza kuitumia," Jongerius alisema. "Wakati huo huo, tunahitaji njia mbadala za malisho ya visukuku kwa ajili ya kuzalisha kemikali."
"
Ukichukua CO2 kutoka kwa maji machafu, ukaibadilisha kuwa bidhaa, na kisha utumie bidhaa hiyo kusafisha choo chako ili irudi kwenye mfumo wa maji machafu, unaunda mzunguko kamili.
Changamoto hiyo inaonekana hasa katika vituo kama vile vinavyoendeshwa na kampuni ya usimamizi wa taka ya Uholanzi HVC, ambayo inaendesha mitambo miwili mikubwa ya kuchoma taka nchini Uholanzi.
"Tunapaswa kuzingatia chochote kinachozalishwa na jamii ya taka," alisema Jan Peter Born, meneja wa uvumbuzi wa HVC wa taka-kuwa-nishati. "Hatuna njia ya kudhibiti uzalishaji wa CO2, isipokuwa kuwahimiza watu kununua kidogo na kuchakata tena zaidi."
HVC tayari inakamata kiasi cha CO2 na kuiuza kwa wakulima wa chafu, ambao huitumia kuongeza mavuno ya mazao kama vile nyanya na matango. Lakini hii ni suluhisho la sehemu tu.
"Nyingi ya CO2 inayotolewa kwenye mimea hutolewa tena kupitia paa la chafu," Born alielezea. "Kwa mtazamo wetu wa kisheria, ni utoaji wa hewa chafu unaochelewa. Ni mkulima anayefikia upunguzaji wa uzalishaji wa hewa chafu anapoepuka kurusha gesi ili kutoa CO2."
Watafiti wa WaterProof wanalenga kwenda hatua zaidi kwa kugeuza kaboni iliyokamatwa kuwa bidhaa muhimu zinazoiweka nje ya angahewa kwa muda mrefu.
Kuanzia CO2 hadi bidhaa za kusafisha
Katikati ya uvumbuzi wa WaterProof ni mchakato wa kielektroniki unaobadilisha CO2 iliyokamatwa kuwa asidi ya fomi kwa kutumia umeme mbadala.
"Ni mojawapo ya mabadiliko rahisi zaidi unayoweza kufanya," alisema Jongerius.
Mkondo wa umeme huendesha mmenyuko katika seli maalum, na kupunguza CO2 kuwa asidi ya fomi. Kwa sababu mfumo hutumia umeme unaoweza kutumika tena na hutumia kaboni inayotokana na taka, hupunguza utegemezi wa malighafi zinazotokana na visukuku.
Mchakato huu unaweza pia kutoa faida za ziada. Katika seli ya kielektroniki, athari mbili hufanyika kwa wakati mmoja, moja kwa kila elektrodi. Ingawa timu ya WaterProof inalenga kubadilisha CO2 kuwa asidi ya fomi, pia wamechunguza kuoanisha hii na athari ya pili ambayo hutoa peroksidi ya hidrojeni na misombo inayohusiana.
Dutu hizi zinaweza kusaidia kuvunja uchafuzi sugu katika maji machafu, ikiwa ni pamoja na mabaki kutoka kwa dawa na dawa za kuua wadudu. Hata hivyo, sehemu hii ya mchakato bado iko katika hatua za awali na haitumiki katika mfumo wa sasa wa maonyesho.
Timu hiyo inajaribu asidi yao ya fomi inayotokana na CO2 katika bidhaa za usafi rafiki kwa mazingira kama vile visafisha vyoo na uso.
"Inafanya kazi sawa kabisa na asidi ya fomik inayozalishwa kwa njia ya kawaida," Jongerius alisema. "Ni molekuli ile ile."
Zaidi ya kusafisha, mradi huo unachunguza matumizi ya asidi ya fomi inayotokana na CO2 katika kung'arisha ngozi. Ingawa asidi hiyo inaweza kutumika kwa aina zote za ngozi, timu hiyo kwa sasa inafanya kazi na kampuni ya Iceland ya Nordic Fish Leather ili kuleta ngozi ya samaki rafiki kwa mazingira - mbadala endelevu zaidi wa ngozi ya jadi inayotokana na ng'ombe - sokoni.
Kuongeza kasi kwa ajili ya athari halisi
Ingawa kemia inaahidi, kuongeza kasi ni changamoto inayofuata.
Kwa kujenga utafiti wa awali uliofadhiliwa na EU, timu sasa inafanya kazi kwenye kitengo kikubwa cha majaribio ambapo seli nyingi za kielektroniki huwekwa pamoja, na kuongeza kiasi cha CO2 ambacho kinaweza kusindika. Ikiwa kitafanikiwa, kitafungua njia kwa viwanda vya kibiashara.
Muundo wa moduli huruhusu mfumo kubadilishwa kulingana na maeneo tofauti, kuanzia mitambo ya maji machafu hadi vichomaji. Lengo ni kuonyesha mchakato wa Kuzuia Maji katika msimu wa joto wa 2026, kuonyesha kwamba mnyororo wa uzalishaji usio na mafuta ya visukuku unaweza kufanya kazi chini ya hali halisi ya ulimwengu.
Mifumo kama hiyo hatimaye inaweza kuunganishwa katika miundombinu ya mijini, na kugeuza miji kuwa vitovu vya uzalishaji wa kemikali za mviringo badala ya vyanzo vya uzalishaji wa hewa chafu.
Kurejesha vifaa vya thamani kutoka kwa taka
Uwezo wa kazi inayofanywa unazidi utumiaji tena wa kaboni. Watafiti pia wanachunguza jinsi asidi ya fomi inaweza kutumika kurejesha nyenzo muhimu kutoka kwa mito ya taka.
Kwa kuichanganya na misombo mingine, wanatengeneza miyeyusho ya kina ya eutectic - vimiminika vyenye sumu kidogo vinavyoweza kuyeyuka na kushikamana na metali kwenye taka ili metali ziweze kutolewa.
"
Hatuna njia ya kudhibiti uzalishaji wa CO2, mbali na kuwahimiza watu kununua kidogo na kuchakata tena zaidi.
Vifaa vingi vya thamani huishia kwenye majivu ya kuchomea na tope la maji machafu, ikiwa ni pamoja na shaba, lithiamu, kobalti, na hata kiasi kidogo cha dhahabu - vyote ni muhimu kwa teknolojia za kisasa na mabadiliko ya kijani.
HVC tayari hutumia michakato ya kiufundi kurejesha metali, ikitenganisha chembe nzito kutoka kwa majivu katika mchakato sawa na uchakataji wa dhahabu. Lakini hii hutoa mito mchanganyiko ya metali ambayo haina thamani kubwa. Viyeyusho vipya vinaweza kuruhusu utenganisho sahihi zaidi.
"Viyeyusho hivi vya eutectic vinaweza kutengenezwa ili kulenga metali maalum," Born alisema. "Hiyo ina maana kwamba unaweza kurejesha vifaa vya kibinafsi badala ya michanganyiko, ambayo huongeza thamani yake."
Hata hivyo, hali halisi ya kiuchumi inabaki kuwa kikwazo. Dhahabu ndiyo chuma pekee kilichopatikana ambacho kina bei nzuri, Born alielezea. Kwa wengine wengi, ikiwa ni pamoja na madini adimu, bei ya soko bado ni ya chini sana kuhalalisha gharama.
Hii inazua maswali mapana kuhusu sera na vipaumbele, hasa kadri mahitaji ya nyenzo muhimu yanavyoendelea kukua: ni kwa kiasi gani jamii ziko tayari kutoa ruzuku kwa ajili ya urejeshaji wa taka, na kama thamani ya kimkakati inapaswa kushinda maamuzi yanayoendeshwa na soko pekee.
Kufunga kitanzi
Aina hii ya mawazo ya "kupoteza rasilimali" inazidi kupendwa kote Ulaya. Sheria mpya za EU zilizopangwa kwa mwaka 2026 zinalenga kufanya vifaa vilivyosindikwa vipatikane kwa wingi zaidi - na kutumika kwa wingi zaidi.
Ikiwa zitafanikiwa, zinaweza kusaidia kubadilisha mawazo ya mviringo kama yale yaliyo nyuma ya WaterProof kuwa ukweli wa kila siku, na kuunga mkono azma ya Ulaya ya kuongoza ulimwengu katika uzalishaji wa mviringo ifikapo mwaka wa 2030.
Kwa kuunganisha ukamataji wa kaboni, uzalishaji wa kemikali, matibabu ya maji na urejeshaji wa nyenzo, watafiti wanaunganisha vipengele vingi vya maono hayo katika mfumo mmoja.
Kwa Jongerius, dhana hii ni ya vitendo na ya mfano.
"Ukichukua CO2 kutoka kwa maji machafu, ukaibadilisha kuwa bidhaa, na kisha utumie bidhaa hiyo kusafisha choo chako ili irudi kwenye mfumo wa maji machafu, unaunda mzunguko kamili," alisema. "Ni mfano wa mwisho wa uchumi wa mzunguko."
Utafiti katika makala haya ulifadhiliwa na Mpango wa Horizon wa EU. Maoni ya waliohojiwa si lazima yaakisi yale ya Tume ya Ulaya. Ikiwa ulipenda makala haya, tafadhali fikiria kuyashiriki kwenye mitandao ya kijamii.
