Σύνταξη – επιμέλεια: Στέλιος Βασιλούδης
Οι ερευνητές ανακαλύπτουν καλύτερους τρόπους εξαγωγής πόσιμου νερού, κομπόστ, ακόμη και ενέργειας από τα λύματα. Δεν είναι κάτι βρόμικο – είναι επιστήμη.
Οι ευκατάστατοι κάτοικοι των 40 ορόφων πολυκατοικιών του Σαν Φρανσίσκο μπορεί να ζουν στην πολυτέλεια, αλλά στην πραγματικότητα, είναι ακριβώς όπως οι υπόλοιποι από εμάς: κάνουν ντους, πλένουν τα χέρια τους, πλένουν ρούχα. Κανονικά, στις ΗΠΑ, όλο αυτό το νερό διοχετεύεται σε μια εγκατάσταση επεξεργασίας και τελικά σε ένα ρεζερβουάρ νερού. 34 δισεκατομμύρια γαλόνια λυμάτων υποβάλλονται σε επεξεργασία με αυτόν τον τρόπο σε όλη τη χώρα, κάθε μέρα. Όμως με τα πολλαπλά προβλήματα για τις πόλεις να συγκλίνουν τώρα – ακραία ζέστη, ελλείψεις νερού και ταχεία αύξηση του πληθυσμού – οι επιστήμονες βρίσκουν, ολοένα και περισσότερο έξυπνους τρόπους για να αντλήσουν περισσότερη χρήση από το νερό που έχει αποχετευτεί.
ΔΙΑΦΗΜΙΣΤΙΚΟΣ ΧΩΡΟΣ
Για παράδειγμα, σε ενα υπόγειο, μια εταιρεία που ονομάζεται Epic Cleantec μαζευει το γκρίζο νερό του κτιρίου (βρόμικο νερό που δεν περιέχει ανθρώπινα απόβλητα ή υπολείμματα τροφών) και το περνά μέσα από δεξαμενές και έναν λαβύρινθο σωλήνων για λεπτό φιλτράρισμα και απολύμανση με χλώριο και υπεριώδη ακτινοβολία. Το υγρό που προκύπτει μεταφέρεται στη συνέχεια με σωλήνες στον επάνω όροφο για να γεμίσει καζανάκια τουαλετών και ουρητηρίων, αφαιρώντας τουλάχιστον μερικά από τα «απόβλητα» από τα λύματα.
«Βάσει κανονισμών, επαναχρησιμοποιούμε το νερό μόνο για μη πόσιμες εφαρμογές», λέει ο Aaron Tartakovsky, συνιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Epic Cleantec. «Από επιστημονικής σκοπιάς, μπορούμε να παράγουμε ποιότητα πόσιμου νερού». Πράγματι, η εταιρεία πρόσφατα παρήγαγε μια μπύρα με το ανακυκλωμένο νερό της από αυτό το κτίριο.
«Μετατρέπουμε τα λύματα – που κατά τη γνώμη μου, είναι ένας όρος που ειναι απόλυτη ανάγκη να αλλάξει το όνομα του – σε καθαρό νερό, σε ανανεώσιμη ενέργεια και σε στερεό», λέει ο Tartakovsky.
ΔΙΑΦΗΜΙΣΤΙΚΟΣ ΧΩΡΟΣ
Θεωρητικά, το χρησιμοποιημένο νερό που ρέει έξω από κάθε σπίτι περιέχει 10 φορές την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για επεξεργασια του από μια σχετική εγκατάσταση. Είναι επίσης πλούσιο σε πολύτιμα θρεπτικά συστατικά και μέταλλα, λέει ο Peter Grevatt, Διευθύνων Σύμβουλος του Ιδρύματος Έρευνας Υδάτων, ενός μη κερδοσκοπικού οργανισμού που υποστηρίζεται από επιχειρήσεις κοινής ωφελείας. Έτσι, εκτός από την ανακύκλωση νερού, η Epic Cleantec πειραματίζεται με εναλλάκτες θερμότητας που μπορούν να εξάγουν ενέργεια από τα λύματα ενός κτιρίου και να τη χρησιμοποιήσουν για να ζεστάνουν το νερό που πηγαίνει πίσω, μειώνοντας έτσι τους λογαριασμούς κοινής ωφέλειας. Η εταιρεία αναπτύσσει επίσης ένα σύστημα που επεξεργάζεται το μαύρο νερό των κατοίκων – το οποίο περιλαμβάνει ανθρώπινα απόβλητα και οργανικά τρόφιμα από νεροχύτες κουζίνας και πλυντήρια πιάτων – και το μετατρέπει σε λίπασμα. Πισω στα γραφεία της Epic Cleantec, ο Tartakovsky πιάνει μια χούφτα από τα υλικά, τα οποία έχουν υποβληθεί σε επεξεργασία για την αφαίρεση παθογόνων μικροοργανισμών. «Μπορεί κανείς να το αγγίξει, να το μυρίσει, νιώθοντας άνετα», λέει ο Tartakovsky.
Αυτού του είδους η επαναχρησιμοποίηση του νερού συμβαίνει όλο και περισσότερο σε δημοτικό επίπεδο, με τις υπερσύγχρονες εγκαταστάσεις να ανακυκλώνουν το νερό αντί να το απελευθερώνουν όλο στη φύση. Αυτό που πέτυχε η Epic Cleantec είναι να συρρικνώσει ουσιαστικά αυτό που κάνει μια μονάδα ανακύκλωσης νερού σε ένα σύστημα που χωράει σε ένα υπόγειο πολυκατοικίας, ελαφρύνοντας το βάρος για την επεξεργασία αστικών λυμάτων και μειώνοντας την πίεση που ασκείται στις παροχές νερού – κυρίως τους θερινούς μήνες.
Ανοίγοντας την Παροχή
Όποιο κι αν είναι το σύστημα, η ανακύκλωση του νερού θα χρειαστεί να αυξηθεί μαζικά τις επόμενες δεκαετίες. Σήμερα το 56% της ανθρωπότητας ζει σε πόλεις, αλλά αυτό θα εκτιναχθεί στο 70% μέχρι το 2050. Οι πόλεις καταναλίσκουν πολύ νερό, ειδικά καθώς οι πληθυσμοί τους γίνονται πλουσιότεροι (και επομένως πιο σπάταλοι) και η αστική βιομηχανική δραστηριότητα αυξάνεται. Εν τω μεταξύ, η κλιματική αλλαγή στεγνώνει πολλά από τα μέρη στα οποία συρρέουν οι άνθρωποι, όπως για παραδειγμα οι νοτιοδυτικές ΗΠΑ. «Αν κοιτάξει κανείς τα μέρη που ήδη βιώνουν το μεγαλύτερο επίπεδο στενότητας στην παροχή νερού, διαπιστώνει ότι πολλά από αυτά τα μέρη είναι αυτα που αναπτύσσονται πιο γρήγορα», λέει ο Grevatt. «Η ανάγκη να καταλάβουμε πώς μπορούμε να ανακτήσουμε τους πόρους είναι απίστευτα σημαντική», συμπληρώνει.
Μια πρόσφατη μελέτη παρουσίασε την εκπληκτική δυναμική του πώς θα εξελιχθεί αυτή η αστική ανάπτυξη. Καθως μεγαλώνει μια πόλη, τα αέρια του θερμοκηπίου κλιμακώνονται υπογραμμικά, που σημαίνει με βραδύτερο ρυθμό από ό,τι αυξάνεται ο πληθυσμός της, εν μέρει λόγω της αποδοτικότητας σε θέματα όπως τα δημόσια μέσα μεταφοράς. Τα στερεά απόβλητα, τα οποία καταλήγουν σε χώρο υγειονομικής ταφής, κλιμακώνονται γραμμικά, που σημαίνει ότι αυξάνονται παράλληλα με την αλλαγή του ανθρώπινου πληθυσμού. Τα λύματα, ωστόσο, κλιμακώνονται υπεργραμμικά, επομένως αναπτύσσονται με ταχύτερο ρυθμό από έναν αυξανόμενο πληθυσμό.
Με άλλα λόγια: όσο μεγαλύτερη γίνεται μια πόλη, τόσο πιο σπάταλη γίνεται με το νερό, παρόλο που η χρήση της ενέργειας γίνεται πιο αποδοτική. «Δυσκολευτήκαμε να καταλάβουμε γιατί», λέει ο βιομηχανικός οικολόγος του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης Mingzhen Lu, συν-συγγραφέας της μελέτης. «Η καλύτερη εξήγηση στην οποία καταλήξαμε είναι ότι θα μπορούσε να υπάρχει μια ισχυρή σχέση με τη δημιουργία πλούτου, που από μόνη της είναι υπεργραμμική σε σχέση με το μέγεθος της πόλης. Οποιοδήποτε δολάριο παράγουμε ως ανθρώπινη κοινωνία, καταναλώνουμε νερό. Από την άλλη πλευρά, όταν έχει κανείς περισσότερο πλούτο – υπάρχει ένα επιχείρημα – ότι θα χρησιμοποιήσει περισσότερο νερό πιο αφειδώς».
Με την συνήθη επεξεργασια των λυμάτων, καθως η αστική χρήση νερού αυξάνεται, ο κίνδυνος συνεχίζεται: διοχέτευση του αποχετευτικού υλικού στο περιβάλλον. «Νομίζω ότι αυτό θα είναι ένα από τα πράγματα που οι μελλοντικές κοινωνίες θα θεωρήσουν ότι είναι ότι πιο τρελό καναμε τους τελευταίους αιώνες, ότι απλώς πετάξαμε τα λύματα στον ωκεανό αντί να τα διοχετευσουμε πίσω στη καλλιεργήσιμη γη», λέει ο θεωρητικός φυσικός βιολόγος του Ινστιτούτου Santa Fe, Κρις Kempes, συν-συγγραφέας της μελέτης.
Η τεχνολογία για την εξαγωγή γλυκού νερού από τα λύματα υπάρχει εδώ και δεκαετίες. Στο Σαν Ντιέγκο, το οποίο ανακυκλώνει νερό από το 1981, δύο εργοστάσια αποκατάστασης νερού παράγουν μαζί 21 εκατομμύρια γαλόνια νερού κάθε μέρα (κατά μέσο όρο ετησίως), με περισσότερη χωρητικότητα να προστίθεται τα επόμενα χρόνια. Τεχνικά, αυτό το νερό δεν θεωρείται πόσιμο, επομένως χρησιμοποιείται για τη γεωργία και τη βιομηχανία. Όμως το 2026, το Σαν Ντιέγκο θα αρχίσει να παρέχει πόσιμο νερό, χάρη σε ακόμη πιο προηγμένες τεχνικές καθαρισμού: Τα λύματα βομβαρδίζονται με όζον, που σκοτώνει βακτήρια και ιούς, μετά περνάνε από φίλτρα και μετά από εξαιρετικά λεπτές μεμβράνες με πόρους τόσο μικρούς που βασικά επιτρέπουν μόνο στα μόρια νερού να περνούν. Η παραγωγικότητα της μονάδας θα αυξηθει σταδιακά ωστε να παράγει 30 εκατομμύρια γαλόνια νερού καθημερινά, με στόχο να παρέχεται το μισό πόσιμο νερό της πόλης με αυτόν τον τρόπο μέχρι το 2035.
Αν και αυτή η διαδικασία είναι δαπανηρή – κοστίζει πολύ η κατασκευή των εγκαταστάσεων για την επεξεργασία του νερού και χρειάζεται πολλή ενέργεια για να περάσει το υγρό μέσα από τέτοιες λεπτές μεμβράνες – η τεχνολογία ωριμάζει και το κόστος μειώνεται. «Αυτό που είναι πραγματικά τρομερό είναι ότι είχαμε επισκέπτες από άλλους φορείς και περιοχές που είναι πλούσιες σε νερό», λέει ο Juan Guerreiro, διευθυντής των δημόσιων επιχειρήσεων του Σαν Ντιέγκο. «Δεν θα πίστευε κανείς ότι θα ήθελαν να προσανατολιστούν προς αυτά τα έργα. Αυτό που συνειδητοποιούν είναι ότι η ανακύκλωση του νερού που ηδη περιέχεται στα συστήματα λυμάτων μας, από την άποψη της περιβαλλοντικής διαχείρισης, είναι πραγματικά ωφέλιμη». Η ανακύκλωση μπορεί να συμβάλλει στη μείωση της ζήτησης για νερό ποταμών, για παράδειγμα, προστατεύοντας έτσι τα είδη ψαριών εκεί.
«Βρόμικη δουλειά»
Το πιο δύσκολο μισό της ανακύκλωσης των λυμάτων είναι τα στερεά ανθρώπινα απόβλητα που συσσωρεύουν οι εγκαταστάσεις ως βιοστερεά ή λάσπη. Στις ΗΠΑ, το 56% της παραγόμενης ιλύος επιστρωνεται στη γη, το 27 % απορρίπτεται σε χώρους υγειονομικής ταφής και το 16% αποτεφρώνεται. Εκτός από όλο τον άνθρακα από τα τρόφιμα που τρώμε, η λάσπη εμποτίζεται με χημικές ουσίες που εμείς (και οι βιομηχανίες) ξεπλένουμε στην αποχέτευση.
Το 2022, το Μέιν απαγόρευσε τη χρήση λάσπης ως λίπασμα λόγω της μόλυνσης της με PFAS, μια ομάδα χημικών ουσιών που συνδέονται με καρκίνους και ορμονικά προβλήματα. Η λάσπη είναι επίσης διαβόητα φορτωμένη με μικροπλαστικά: Όταν πλένουμε ρούχα στο πλυντήριο, εκατομμύρια συνθετικές ίνες σπάνε και ξεπλένονται στην αποχέτευση. Η λάσπη που χρησιμοποιείται στα χωράφια αποδεικνύεται ότι είναι μια σημαντική πηγή μικροπλαστικών που καταστρέφουν το περιβάλλον.
Η βιομηχανία ερευνά τρόπους για να απομονώσει αυτούς τους ρύπους, λέει ο Grevatt, τόσο ώστε να μπορεί να τους κρατήσει μακριά από το περιβάλλον όσο και για να ξεκλειδώσει με ασφάλεια τις δυνατότητες του άνθρακα και των θρεπτικών ουσιών μας. «Είναι εξαιρετικά προκλητικό», λέει ο Grevatt. «Οι επιχειρήσεις επεξεργασίας λυμάτων δεν είναι οι παραγωγοί, αλλά είναι αποδέκτες PFAS από κάθε είδους διαφορετικές πηγές».
Μια εναλλακτική επιλογή για τη λάσπη είναι ο βιοκάρβουνο. Εάν αυτή η οργανική ύλη θερμανθεί σε έναν ειδικό θάλαμο, μια διαδικασία γνωστή ως πυρόλυση, μετατρέπεται σε συμπυκνωμένο άνθρακα. Οι νεοφυείς επιχειρήσεις το κάνουν αυτό με γεωργικά απόβλητα, όπως τα κοτσάνια καλαμποκιού, για να δημιουργήσουν κάρβουνο και λάδι που θάβουν υπόγεια. Καθώς αυτά τα φυτά μεγάλωναν, δέσμευσαν άνθρακα, οπότε σε αυτή την περίπτωση αφαιρούμε τον άνθρακα από την ατμόσφαιρα βάζοντάς τον πίσω στη γη. Οι αγρότες ραντίζουν επίσης βιοκάρβουνο στα χωράφια τους, κάτι που μπορεί να βελτιώσει τις αποδόσεις των καλλιεργειών και να προσθέσει άνθρακα στα εδάφη.
Οι ερευνητές πειραματίζονται χρησιμοποιώντας την ίδια τεχνική για στερεά απόβλητα, μετατρέποντας βασικά τη λάσπη σε στερεό προϊόν. «Αν κάνουμε πυρόλυση – επειδή είναι θερμοχημική, είναι μια θερμαινόμενη διαδικασία – σκοτώνουμε αυτά τα βακτήρια, τα παθογόνα και τους ιούς. Είναι πολύ πιο καθαρό», λέει ο μηχανικός Fengqi You, που μελετά τα λύματα στο Πανεπιστήμιο Cornell. Επιπλέον, η ιλύς είναι ένα βαρύ, δυσκίνητο υγρό για μεταφορά από εγκατάσταση σε αγρόκτημα. «Μεταφέρει κανείς πολύ νερό σε αυτό και η πυκνότητα είναι χαμηλή. Όμως το βιοκάρβουνο, είναι ελαφρύ – μπορούμε να το βάλουμε σε σακούλες – διευκολύνοντας τη μεταφορά». Έτσι, οι παραγωγοί θα μπορούσαν να το αποστέλλουν πιο εύκολα σε απομακρυσμένες φάρμες, αλλά και να το διανέμουν τοπικά, σε αστικές φάρμες πιο κοντά στην πηγή των λυμάτων.
Μια εγκατάσταση λυμάτων μπορεί επίσης να δημιουργήσει καύσιμο σε θαλάμους χωρίς οξυγόνο, όπου τα μικρόβια τρώνε τα στερεά απόβλητα και απελευθερώνουν «βιοαέριο» μεθανίου ως υποπροϊόν. «Αυτό το βιοαέριο μπορεί να καεί για να παράγει θερμότητα», λέει ο You. Στην Ιθάκη της Νέας Υόρκης, μπορεί να τροφοδοτήσει πλήρως μια εγκατάσταση αποχέτευσης, αλλά πειραματιζόμαστε επίσης με τη χρήση βιοαερίου για τη θέρμανση κοντινών κτιρίων, συμπεριλαμβανομένου ενός ιατρικού κέντρου. Η θέρμανση ενός κτιρίου με βιοαέριο προσθέτει εκπομπές άνθρακα στην ατμόσφαιρα, αλλά καθώς το βιοαέριο προέρχεται από τις καλλιέργειες – που μεγάλωσαν απορροφώντας άνθρακα – τα προϊόντα των οποίων τρώμε και στη συνέχεια απορρίπτουμε μέσω αφόδευσης στο αποχετευτικό σύστημα, η καύση του βιοαεριου ενσωματώνεται σε εναν κύκλο άνθρακα.
Προτού αυτά τα μικρόβια δημιουργήσουν βιοαέριο, παράγουν επίσης πτητικά λιπαρά οξέα. Αυτά θα μπορούσαν να γίνουν καύσιμα αεριωθουμένων, ή ίσως ακόμη και καύσιμο για στόλους οχημάτων πόλης, λέει η περιβαλλοντική μηχανικός Sybil Sharvelle, που μελετά τα λύματα στο Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο. «Υπάρχει μεγάλη αξία σε όλα τα είδη αυτών των πτητικών λιπαρών οξέων», λέει η Sharvelle.
Εκτός από τη χρήση των στερεών αποβλήτων ως λίπασμα, όπως πειραματίζεται η Epic Cleantec, η Sharvelle σημειώνει ότι οι αστικές φάρμες θα μπορούσαν να επωφεληθούν από τη χρήση ανακυκλωμένων λυμάτων που έχουν απολυμανθεί για χρήση σε καλλιέργειες, αλλά με το άζωτο και τον φώσφορο να έχουν απομείνει. Αυτά είναι απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για φυτά, αλλά στην πραγματικότητα είναι δύσκολο να αφαιρεθούν από το νερό. «Εάν μπορούμε να αφήσουμε το άζωτο και τον φώσφορο στο σύστημα, αυτός είναι ένας πολύ πιο ενεργειακά αποδοτικός τρόπος για να χρησιμοποιήσουμε απευθείας αυτά τα θρεπτικά συστατικά» λέει η Sharvelle.
Συνολικά, η γραμμική διαδρομή του νερού – από πηγή σε πόλη σε θάλασσα – αρχίζει να γίνεται καμπυλωτή. Το μέλλον των λυμάτων είναι κυκλικό, η ανακύκλωση πίσω σε πόσιμο νερό, κομπόστ για αστικά αγροκτήματα και ενέργεια. Μακριά από το να είναι αφύσικο, το να πίνεις νερό της τουαλέτας με επαναχρησιμοποίηση είναι το είδος της επινοητικότητας που σκόπευε η φύση. «Η ανακύκλωση είναι πανταχού παρούσα», λέει ο Kempes. «Αν υπάρχει μια αναξιοποίητη πηγή ενέργειας ή θρεπτικών συστατικών, κάποιος βρίσκει έναν τρόπο να τη χρησιμοποιήσει. Εάν μπορέσουμε να δημιουργήσουμε ένα λίπασμα, να βρούμε έναν τρόπο να καθαρίσουμε το νερό και να παράγουμε θερμότητα και ηλεκτρισμό ταυτόχρονα, αυτό θα αντικατοπτρίζει αυτό που έχουμε δει να κάνει η βιολογία καθως εξελίσσεται εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια».
Πηγή: Wired
