Każda kropla bezpiecznej i czystej wody pitnej na całym świecie staje się coraz cenniejsza niż wcześniej. Tymczasem brudna woda stanowi potencjalne zagrożenie dla zdrowia publicznego. Rolnictwo, które odpowiada za większość poboru wody na świecie, odgrywa znaczącą rolę w zanieczyszczeniu wody. Aby temu zapobiec i zwiększyć dostępność czystej wody, kluczową funkcję pełnią technologie oczyszczania ścieków.

W tym celu badacze, profesorowie Shu-Yuan Pan i Yu-I Lin z Narodowego Uniwersytetu Tajwanu oraz Nidhi Mehta z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, opisali i przeanalizowali działanie różnych technologii o obiegu zamkniętym w zakresie przekształcania ścieków rolniczych w zasoby o wartości dodanej oraz opublikowali artykuł przeglądowy w recenzowanym czasopiśmie, Środowiska w marcu ubiegłego roku. Prace te były wspierane przez Ministerstwo Nauki i Technologii Tajwanu (ROC).

Doktor Pan i współpracownicy rozpoczął przegląd od podsumowania charakterystyki produktów ścieków rolniczych o potencjalnej wartości dodanej. „Substancje organiczne (humusowe) i składniki odżywcze to główny skład ścieków rolniczych i należy je odzyskiwać, ponieważ wspomagają wzrost roślin i ich korzeni” – powiedział główny autor dr Pan. Składniki odżywcze, takie jak azot i fosfor, to najważniejsze przykłady substancji, które należy odzyskać lub usunąć ze ścieków. „Już wiedząc, że 5–7% światowej produkcji energii zużywa się na wydobycie skał zawierających fosfor, możemy zrozumieć, jak ważne jest to” – dodał dr Pan. W tym celu zespół podsumował metody odzyskiwania substancji humusowych i składników pokarmowych ze ścieków rolniczych. Chociaż techniki adsorpcji są najskuteczniejsze w porównaniu z procesami chemicznymi i fizycznymi, zastosowanie jednej metody odzyskiwanie substancji organicznych może być trudne ze względu na dużą różnorodność ich właściwości.

Później naukowcy omówili postępy we wdrażaniu koncepcji biogospodarki o obiegu zamkniętym w celu przekształcania ścieków rolniczych w produkty o wartości dodanej. Według zespołu odzyskiwanie zasobów z rolnictwa i ścieków zmniejsza wpływ na środowisko i oferuje szansę na osiągnięcie zrównoważonego/zasobooszczędnego świata. Dr Pan powiedział: „W dzisiejszych czasach niedobory wody, energii i zasobów to ogólnoświatowy kryzys spowodowany zanieczyszczeniem, ekstremalnymi warunkami pogodowymi i wzrostem liczby ludności”. W tym celu odzyskanie tych zasobów może przyczynić się do rozwiązania istniejących i potencjalnych problemów ludzkości. W badaniu dr Pan i współpracownicy podkreślili znaczenie optymalizacji korzyści dla środowiska odpowiednich technologii o obiegu zamkniętym w przypadku ścieków rolniczych.

Na koniec zespół zademonstrował perspektywy i perspektywy technologii obiegu zamkniętego ścieków rolniczych w odniesieniu do koncepcji bioekonomicznego systemu o obiegu zamkniętym. Projekt efektywności energetycznej technologii opartych na energii powinien stanowić priorytet przyszłych badań. „Przy okazji należy uwzględnić Zasady Zielonej Chemii przy projektowaniu energooszczędnych technologii o obiegu zamkniętym” – powiedział dr Pan. Chociaż systemy biogospodarki o obiegu zamkniętym oferują znaczne korzyści dla środowiska, należy wziąć pod uwagę i przeanalizować również konsekwencje ekologiczne samego procesu odzyskiwania.

Ze względu na rosnącą populację na świecie, poprawę standardów życia, różnice w wzorcach konsumpcji oraz standardy nawadniania w rolnictwie, niedobory i zapotrzebowanie na czystą wodę będą nadal rosły. Wyniki tego krytycznego badania posłużą jako wskazówka dla przyszłych badań nad technologiami biogospodarki o obiegu zamkniętym.

Numer czasopisma:

Mehta, N.; Shah, KJ; Lin, Y.-I; Słońce, Y.; Pan, S.-Y. Postępy w technologiach biogospodarki o obiegu zamkniętym: od ścieków rolniczych po zasoby o wartości dodanej. Środowiska 2021, 8, 20. https://doi.org/10.3390/environments8030020

O autorze

Asystent profesora

Doktor Shu-Yuan Pan

Shu-Yuan Pan jest adiunktem na Wydziale Inżynierii Systemów Biośrodowiskowych Narodowego Uniwersytetu Tajwanu (NTU). Jego praca badawcza koncentruje się na opracowywaniu zaawansowanych, energooszczędnych technologii odzyskiwania zasobów o wartości dodanej z odpadów. Posiada rozległe doświadczenie w zakresie technologii przetwarzania odpadów na energię i zasobów w kierunku odpowiedzialnej produkcji i konsumpcji, w tym demonstracji na dużą skalę technologii wykorzystania węgla w China Steel Corp. od 2011 r. Shu-Yuan kieruje Laboratorium Zielonych Technologii w NTU, którego celem jest przeznaczenie GREAT (Zielone badania nad technologiami środowiskowymi i rolniczymi) na osiągnięcie systemu biogospodarki o obiegu zamkniętym. Za swoje wybitne osiągnięcia otrzymał kilka międzynarodowych nagród, takich jak „Green Talent Follow” przyznany przez Niemcy; i znalazł się na liście „2% najlepszych naukowców świata 2020” w dziedzinie nauk o energetyce i środowisku. Opublikował ponad 80 artykułów SCI z łączną liczbą cytowań >3300 i indeksem h wynoszącym 29. Posiadał osiem patentów w dziedzinie technologii o obiegu zamkniętym. W latach 2018-2019 przebywał na stażu podoktorskim w Lawrence Berkeley National Laboratory w USA; stypendysta wizytujący w Argonne National Laboratory w USA w latach 2015-2016; w 2014 r. przebywał na stażu wizytującym na Uniwersytecie RWTH Aachen w Niemczech. Uzyskał stopień doktora. oraz tytuł magistra inżynierii środowiska uzyskany na NTU i licencjat z geografii na NTU.

link do strony internetowej: https://webpageprodvm.ntu.edu.tw/GTLab/