Gegenwart und Zukunft der Wasserstoffproduktion aus Abwasser

Gegenwart und Zukunft der Wasserstoffproduktion aus Abwasser

Wasserstoffenergie ist ein wichtiger Teil des künftigen nationalen Energiesystems und eine wichtige Entwicklungsrichtung für strategische aufstrebende Industrien, und die Entwicklung grüner und umweltfreundlicher Wasserstoffproduktionstechnologie ist eine wichtige Unterstützung für den Aufbau des künftigen nationalen Wasserstoff-Energiesystems und die Verwirklichung des Ziels „dual“. -Kohlenstoff". Allerdings stellt die derzeitige Mainstream-Technologie für erneuerbare Energien der Wasserstoffproduktion aus elektrolysiertem Wasser sehr hohe Anforderungen an die Wasserqualität, verbraucht große Mengen an sauberem Wasser und weist das Problem eines „Ressourcen-Energie“-Ungleichgewichts auf. Die Herstellung von grünem Wasserstoff aus Abwasser kann gleichzeitig die beiden Hauptprobleme der Abwasserbehandlung und des Frischwasserverbrauchs für die Wasserstoffproduktion lösen, was eine ideale Strategie zur Erreichung der CO2-Neutralität bei der Abwasserbehandlung darstellt.

Technologie zur Herstellung von Abwasserwasserstoff

Häufige Abwasserquellen sind Stahlschmelze, Papierherstellung, Bergbau, Petrochemie, Brauerei, Lebensmittelverarbeitung, Leder- und Milchprodukte usw. Das Abwasser aus verschiedenen Industrien hat unterschiedliche Eigenschaften. Diese Industriezweige erfordern umfangreiche Behandlungen, um die Einleitungsstandards zu erfüllen, bevor das Abwasser sicher in die Umwelt eingeleitet wird. Herkömmliche Abwasseraufbereitungssysteme konzentrieren sich auf die Trennung oder Entfernung von Schadstoffen, diese Methoden verbrauchen jedoch in der Regel zusätzliche Energie- und Frischwasserressourcen. Durch die Abwasseraufbereitung fallen weltweit jedes Jahr etwa 380 Milliarden m3 Abwasser an, und bis 2050 wird ein Anstieg um weitere 51 % erwartet. Darüber hinaus enthalten Abwässer in der Regel organische Stoffe, seltene Mineralien, Säuren, Laugen und Salze mit hohem Mehrwert Potenzial vorhanden und den aktuellen Prozessen mangelt es an wirksamen Wiederverwendungs- und Recyclingmaßnahmen.

Daher kann die Kombination der Wasserstoffproduktionstechnologie mit der Abwasseraufbereitungsindustrie die Entwicklung der Wasserindustrie in eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Richtung fördern, was nicht nur die Vorteile der Wasserstoffenergieindustrie verbessern, sondern auch einen Abwasserverbrauch von nahezu Null erreichen kann Abfallbehandlung und nahezu Null-Deponierung von Abfällen. Je nach den unterschiedlichen Eigenschaften des Abwassers sind unterschiedliche Verfahren zur Wasserstofferzeugung erforderlich. Beispielsweise stammen die Abwässer aus dem Bergbau, der Stahlindustrie und der Lederindustrie hauptsächlich aus der Metallverarbeitung, enthalten daher meist Schwermetallionen wie Zink, Kupfer, Quecksilber, Cadmium, weisen eine hohe Leitfähigkeit auf und enthalten Chemikalien wie Cyanid, die schwer migrieren können Metalle. Dies macht die Wasserelektrolyse-Technologie zur besten Wahl für die Behandlung solcher Abwässer.

Das Abwasser der Papierherstellungs-, Brauerei-, Lebensmittelverarbeitungs- und Milchindustrie ist reich an organischen Stoffen wie gelösten Feststoffen (TDS), sodass die Technologie zur Herstellung von biologisch abbaubarem Wasserstoff besser anwendbar ist. Durch mikrobielle Fermentation können diese organischen Stoffe effektiv in Wasserstoff umgewandelt werden. Das Abwasser der petrochemischen Industrie enthält in der Regel Schadstoffe wie Öle, Fette, Blei und Kohlenwasserstoffe. Die kurzkettigen organischen Alkane machen die photokatalytische Reaktionstechnologie besser für die Wasserstoffproduktion geeignet. Darüber hinaus weisen Abwässer aus der Pharma-, Farbstoff- und Textilindustrie in der Regel einen hohen chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) und ein hohes Verhältnis von CSB zu biologischem Sauerstoffbedarf (BSB) auf. Auch Antibiotika und komplexe organisch-chemische Bestandteile im Abwasser erschweren die Behandlung. Für diese komplexen Abwässer müssen möglicherweise fortschrittlichere Wasserstoffproduktionsprozesse entwickelt werden, beispielsweise die Verwendung piezoelektrischer Materialien, um mit ihrer komplexen chemischen Umgebung fertig zu werden.

Daher erfordert die Komplexität und Vielfalt der Behandlung verschiedener Arten von Abwasser einen umfassenden Behandlungsansatz und ein komplexes Anlagendesign, um die wirksame Entfernung verschiedener Schadstoffe und die Wiederverwendung von Wasser zu gewährleisten.