Il presente e il futuro della produzione di idrogeno dalle acque reflue

Il presente e il futuro della produzione di idrogeno dalle acque reflue

Energia dell'idrogeno è una parte importante del futuro sistema energetico nazionale e una direzione chiave di sviluppo per le industrie strategiche emergenti, e lo sviluppo di una tecnologia di produzione dell’idrogeno verde e rispettosa dell’ambiente è un supporto importante per costruire il futuro sistema energetico nazionale dell’idrogeno e realizzare l’obiettivo del “doppio -carbonio". Tuttavia, l’attuale tecnologia tradizionale di energia rinnovabile per la produzione di idrogeno dall’acqua elettrolizzata ha requisiti molto elevati sulla qualità dell’acqua, consuma una grande quantità di acqua pulita e presenta il problema dello squilibrio “risorse-energia”. La preparazione dell’idrogeno verde dalle acque reflue può risolvere contemporaneamente i due principali problemi del trattamento delle acque reflue e del consumo di acqua dolce per la produzione di idrogeno, che rappresenta una strategia ideale per raggiungere la neutralità del carbonio nel trattamento delle acque reflue.

Tecnologia di produzione dell'idrogeno nelle acque reflue

Le fonti comuni di liquami includono la fusione dell'acciaio, la fabbricazione della carta, l'estrazione mineraria, i prodotti petrolchimici, la produzione di birra, la lavorazione degli alimenti, i prodotti in cuoio e lattiero-caseari, ecc. I liquami di diversi settori hanno proprietà diverse. Queste industrie richiedono numerosi trattamenti per soddisfare gli standard di scarico prima che i liquami vengano scaricati in modo sicuro nell'ambiente. I sistemi tradizionali di trattamento delle acque reflue si concentrano sulla separazione o rimozione degli inquinanti, ma questi metodi solitamente consumano energia aggiuntiva e risorse di acqua dolce. Ogni anno in tutto il mondo vengono generati circa 380 miliardi di m3 di acque reflue a causa del trattamento delle acque reflue e si prevede che aumenteranno di un altro 51% entro il 2050. Inoltre, le acque reflue contengono solitamente materia organica, minerali rari, acidi, alcali e sali ad alto valore aggiunto potenziale, e i processi attuali mancano di misure efficaci di riutilizzo e riciclaggio.

Pertanto, la combinazione della tecnologia di produzione dell’idrogeno con l’industria del trattamento delle acque reflue può promuovere lo sviluppo dell’industria idrica in una direzione più sostenibile e rispettosa dell’ambiente, che può non solo migliorare i vantaggi dell’industria dell’energia dell’idrogeno, ma anche raggiungere un consumo di acque reflue quasi pari a zero. trattamento e discarica dei rifiuti quasi a zero. Sono necessari diversi processi di produzione dell’idrogeno a seconda delle diverse proprietà delle acque reflue. Ad esempio, le acque reflue provenienti dall'industria mineraria, dall'industria siderurgica e dall'industria del cuoio provengono principalmente dalla lavorazione dei metalli, quindi di solito contengono ioni di metalli pesanti come zinco, rame, mercurio, cadmio, hanno un'elevata conduttività e contengono sostanze chimiche come il cianuro che possono migrare pesantemente metalli. Ciò rende la tecnologia dell’elettrolisi dell’acqua la scelta migliore per il trattamento di tali acque reflue.

Nelle industrie della produzione della carta, della produzione della birra, della trasformazione alimentare e lattiero-casearia, le acque reflue sono ricche di materia organica, come i solidi disciolti (TDS), quindi la tecnologia di produzione dell’idrogeno mediante biodegradazione è più applicabile. Attraverso la fermentazione microbica, queste sostanze organiche possono essere efficacemente convertite in idrogeno. Le acque reflue dell'industria petrolchimica contengono solitamente sostanze inquinanti come olio, grasso, piombo e idrocarburi. La materia organica degli alcani a catena corta rende la tecnologia di reazione fotocatalitica più adatta alla produzione di idrogeno. Inoltre, le acque reflue delle industrie farmaceutica, tessile e dei coloranti hanno solitamente un'elevata domanda chimica di ossigeno (COD) e un elevato rapporto COD/domanda biologica di ossigeno (BOD). Anche gli antibiotici e i complessi componenti chimici organici presenti nelle acque reflue aumentano la difficoltà del trattamento. Per queste acque reflue complesse, potrebbe essere necessario sviluppare processi di produzione di idrogeno più avanzati, come l’uso di materiali piezoelettrici, per far fronte al loro complesso ambiente chimico.

Pertanto, la complessità e la diversità del trattamento di diversi tipi di acque reflue richiede un approccio di trattamento completo e una progettazione complessa degli impianti per garantire l’efficace rimozione di vari inquinanti e ottenere il riutilizzo dell’acqua.