دانشمندان فاضلاب شهری را به نفت خام تبدیل کردند

به لطف یافته‌های جدید محققان وزارت انرژی آمریکا در آزمایشگاه ملی Pacific Northwest، ممکن است در آینده‌ای نزدیک بتوان فاضلاب شهری را به نفت خام تبدیل کرد.

تکنولوژی استفاده شده در فرآیند تبدیل جدید که روانگرایی هیدروترمال (HTL) نام دارد، در واقع تقلیدی از روش طبیعی زمین (با استفاده از دما و فشار بالا) برای تولید نفت خام است؛ با این تفاوت که روش ما انسان‌ها به جای چندین میلیون سال، تنها چند دقیقه طول خواهد کشید. محصول به دست آمده توسط این روش که به بیو نفت (biooil) مشهور است، بسیار شبیه به نفت خامی است که از زمین استخراج می‌کنیم و تنها مقادیر کمی آب و اکسیژن اضافه نیز در آن وجود خواهد داشت. این نفت مصنوعی را می‌توان با استفاده از روش‌های متداول پالایش نفت معمولی، تصفیه و استفاده کرد.

تصفیه‌خانه‌های فاضلاب در سرتاسر آمریکا، روزانه به طور متوسط ۱۲۸ میلیارد لیتر فاضلاب را تصفیه می‌کنند. با این مقدار فاضلاب شهری می‌توان سالانه ۳۰ میلیون بشکه نفت خام تولید کرد. دانشمندان تخمین می‌زنند که در صورت عملی شدن تولید نفت خام با استفاده از این روش، هر فرد تنها با قضای حاجت می‌تواند سالانه ۲ تا ۳ بشکه نفت خام تولید کند.

تا پیش از این تصور بر این بود که فاضلاب (یا به بیان دقیق‌تر لجنِ فاضلاب) به دلیل داشتن رطوبت بالا برای تولید زیست سوخت مناسب نیست. در روش پیشنهادی جدید، دانشمندان با از میان برداشتن نیاز به خشک کردن لجن فاضلاب، مصرف انرژی در فرآیند تولید سوخت را بسیار کاهش داده و در نتیجه آن را مقرون به صرفه کرده‌اند. روش HTL این پتانسیل را دارد که بتوان برای تبدیل دیگر مواد زیستی مرطوب (مانند ضایعات کشاورزی) به نفت نیز از آن استفاده کرد.

فضولات انسانی در روش HTL برای تبدیل شدن به نفت ابتدا به ترکیبات شیمیایی ساده‌تر تجزیه خواهند شد. ترکیب به دست آمده سپس تحت فشار ۲۰۰ اتمسفر (صد برابر بیشتر از فشار لاستیک ماشین) قرار خواهد گرفت. لجن تحت فشار سپس وارد رئاکتوری با دمای ۳۵۰ درجه‌ی سانتی گراد می‌شود. در نهایت گرما و فشار باعث خواهند شد تا مواد زائد فاضلاب شهری به نفت خام و آب مایع تبدیل شوند.

کورنی درنان، مسئول تحقیقات روی انرژی‌های زیستی در لابراتوار Pacific Northwest می‌گوید:

کربن زیادی در فاضلاب شهری وجود دارد و جالب است که میزان چربی موجود در آن نیز به طرز قابل توجهی بالا است. به نظر می‌رسد که چربی یا لیپیدها، فرآیند تبدیل دیگر مواد موجود در فاضلاب مانند دستمال توالت به نفت خام را تسهیل می‌کنند. چربی همچنین باعث می‌شود لجن به راحتی درون رئاکتور حرکت کند و در نهایت باعث تولید نفت خام با کیفیت بالایی شود که می‌توان پس از پالایش آن را به بنزین، گازوئیل و سوخت جت تبدیل کرد.

علاوه بر تولید سوخت، روش HTL با برطرف کردن نیاز به دفع ضایعات باقیمانده از فرآیند تصفیه‌ی فاضلاب شهری، به شهرداری‌ها در صرفه جویی منابع کمک خواهد کرد. درنان همچنین می‌گوید:

بهترین ویژگی این فرآیند، سادگی آن است. رئاکتور مورد استفاده، تنها یک لوله‌ی ساده‌ی داغ و تحت فشار است. ما در شش سال گذشته با سرعت بخشیدن به تکنولوژی تبدیل هیدروترمال توانسته‌ایم به فرآیندی پایدار و مقیاس‌پذیر برسیم که با استفاده از آن می‌توان ضایعات زیستی مرطوب مانند لجن فاضلاب را به نفت خام تبدیل کرد

بنیاد مستقل Water Environment & Reuse نیز پس از ارزیابی روش HTL اعلام کرده است که تکنولوژی استفاده شده در این روش از پتانسیل بالایی برای بازیافت مواد جامد موجود فاضلاب شهری برخوردار است. در گزارش این بنیاد آمده است که فرآیند جدید با تبدیل ۶۰ درصد کربن موجود در لجن فاضلاب به نفت خام، بسیار بهینه عمل می‌کند.

آزمایشگاه Pacific Northwest برای اجرای آزمایشی طرح تبدیل فاضلاب به نفت، امتیاز استفاده از تکنولوژی خود را به شرکت آب و برق ونکوور کانادا داده است. درل موساتو، رئیس شرکت آب و برق ونکوور می‌گوید:

ما امیدواریم که بتوانیم اولین تصفیه‌خانه‌ی آمریکای شمالی باشیم که از روش HTL برای تبدیل فاضلاب به سوخت استفاده می‌کند. هزینه‌ی پروژه‌ی آزمایشی بین ۸ تا ۹ میلیون دلار [کانادا] است که شرکت آب و فاضلاب ونکوور نیمی از این هزینه را تامین خواهد کرد.

پس از تامین منابع مالی، فاز اجرایی پروژه در سال ۲۰۱۷ آغاز شده و در سال ۲۰۱۸ به بهره‌برداری خواهد رسید. علاوه بر نفت خام، فاز مایع فاضلاب را نیز می‌توان با استفاده از کاتالیست‌های خاص به مواد شیمیایی مفید تبدیل کرد. مقداری مواد جامد نیز طی فرآیند HTL باقی خواهد ماند که به دلیل داشتن مواد مغذی مهم، می‌توان از آن به عنوان کود استفاده کرد.