A maioria das pessoas pensa o menos possível sobre as águas residuais que são produzidas diariamente em seus chuveiros, banheiras, afunda, máquinas de lavar louça e banheiros. Mas com as técnicas certas, pode se tornar um recurso valioso.

Na média, cada americano usa cerca de 60 litros de água por dia para fins que incluem descarga de vasos sanitários, tomar banho e lavar roupa. Este número pode facilmente dobrar se for usado ao ar livre, como regar gramados e encher piscinas, também estão incluídos.

A maior parte da água usada acabará se transformando em esgoto que deve ser tratada antes de ser descartada na natureza. E esse tratamento consome muita energia. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos EUA, as instalações de água e esgoto respondem por mais de um terço dos orçamentos municipais de energia.

Minha pesquisa se concentra na recuperação de recursos de águas residuais. Este processo é difícil porque a água residual contém muitos tipos diferentes de contaminantes. Mas os pesquisadores em nossas áreas estão explorando muitas maneiras criativas de fazer produtos valiosos a partir deles.

Energia de materiais orgânicos

Engenheiros obstinados de águas residuais entendem o valor das águas residuais, que eles vêem como um ativo em vez de um desperdício. É por isso que alguns deles chamam de "água usada", e se referem ao que a maioria das pessoas chama de estações de tratamento de águas residuais como instalações de recuperação de recursos hídricos.

Na verdade, as águas residuais podem conter mais de três vezes a quantidade de energia necessária para tratá-las. Uma técnica simples e madura para recuperar parte dessa energia é a digestão anaeróbia, um processo natural em que microorganismos se alimentam de gordura e outros materiais orgânicos em águas residuais e produzem biogás, assim como o fermento pode comer cevada e cuspir cerveja. O biogás contém cerca de 50 por cento de metano, que pode ser usado como combustível renovável para caldeiras, fornos e sistemas de aquecimento ou para girar turbinas e gerar eletricidade.

Técnicas mais avançadas, como processos hidrotérmicos, pegue o lodo de esgoto - os sólidos removidos das águas residuais durante o tratamento - e converta-o em biocombustíveis que podem ser usados ​​em substituição à gasolina e ao óleo diesel. Este processo está atualmente em fase de demonstração.

Além do lodo de esgoto, muitos pesquisadores - inclusive eu - estão muito interessados ​​em microalgas. Microalgas são matérias-primas promissoras para biocombustíveis, e alguns deles podem crescer em águas residuais. Meus colegas e eu projetamos sistemas hidrotérmicos para transformar microalgas cultivadas em águas residuais em biocombustíveis. Eles ainda estão sendo testados no laboratório, mas esperamos aumentá-los em um futuro próximo.

Mineração de nutrientes de águas residuais

As águas residuais também contêm nutrientes como nitrogênio e fósforo, que são elementos essenciais que as plantas precisam para crescer. Nos processos atuais de tratamento de águas residuais, usamos energia para converter amônia nas águas residuais, que vem principalmente da urina, em gás nitrogênio. Contudo, as indústrias, então, usam grandes quantidades de gás natural para converter o gás nitrogênio de volta em amônia, predominantemente para a produção de fertilizantes, através do processo Haber-Bosch.

Claramente, seria muito mais eficiente extrair diretamente a amônia das águas residuais sem convertê-la. Uma maneira é usar vasos sanitários separadores de urina, que já estão disponíveis comercialmente, para separar a urina de outras fontes de águas residuais. Então, a urina coletada pode ser usada como fertilizante após higienizá-la para remover os patógenos.

A urina higienizada também contém outros nutrientes como fósforo e potássio. The Rich Earth Institute, uma organização sem fins lucrativos sediada em Vermont, apoiada por agências federais e fundações, está pesquisando maneiras de transformar a urina humana em fertilizante. O instituto está testando a urina colhida em safras reais, e descobriu que funciona com eficácia.

Alternativamente, podemos recuperar esses nutrientes como estruvita, ou fosfato de amônio magnésio, um mineral que contém magnésio, nitrogênio e fósforo. A estruvita pode se formar naturalmente durante os processos de tratamento de águas residuais, mas tende a se depositar em tanques e tubulações e danificará o equipamento se não for supervisionado. Ao controlar a formação de estruvita, pode ser recuperado em reatores separados.

Os pesquisadores testaram a estruvita recuperada em plantações em laboratórios e alcançaram rendimentos comparáveis ​​aos fertilizantes comerciais. A técnica ainda está amadurecendo, mas as empresas estão desenvolvendo versões comerciais para estações de tratamento de águas residuais.

Mais possibilidades

Quer coisas mais valiosas? As águas residuais são literalmente uma mina de ouro. Ele contém metais avaliados em até milhões de dólares americanos por ano. Esses metais são frequentemente tóxicos para a vida aquática, então eles precisam ser removidos. Mas as tecnologias convencionais de remoção requerem muita energia e produzem lodo tóxico.

Os pesquisadores estão desenvolvendo novas maneiras de remover e reutilizar esses metais, incluindo sistemas de membrana que podem remover seletivamente metais preciosos da água e biossistemas que usam microorganismos para recuperá-los. Essas técnicas estão em um estágio muito inicial e ainda não está claro se farão sentido do ponto de vista econômico, mas eles têm o potencial de tornar as águas residuais mais valiosas.

Além disso, a água residual é geralmente mais quente do que o abastecimento de água natural, especialmente no inverno, para que possa servir como fonte de calor. Essa técnica está bem estabelecida e não se limita à escala comercial. Você pode instalar sistemas de recuperação de calor de drenagem de água em casa para reduzir sua conta de energia.

Para mim, Isso é só um começo. Com técnicas adequadas, "águas residuais" pode nos oferecer muito mais - e estou muito ansioso pelo dia em que não haverá "águas residuais, "apenas" água usada ".

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.