Mae gwyddonwyr ym Mhrifysgol Dechnolegol Nanyang, Singapore (NTU Singapore), wedi datblygu dull arloesol wedi'i bweru gan yr haul i drawsnewid slwtsh carthion -- sgil-gynnyrch trin dŵr gwastraff -- yn hydrogen gwyrdd ar gyfer ynni glân a phrotein un gell ar gyfer bwyd anifeiliaid ar gyfer bwyd anifeiliaid.
Cyhoeddwyd ynDŵr Natur, mae'r dull slwtsh-i-fwyd a thanwydd yn mynd i'r afael â dwy her fyd-eang dybryd: rheoli gwastraff a chynhyrchu adnoddau cynaliadwy. Mae hyn yn cyd -fynd â nod NTU o fynd i'r afael â heriau mwyaf, megis newid yn yr hinsawdd a chynaliadwyedd.
Mae'r Cenhedloedd Unedig yn amcangyfrif y bydd tua 2.5 biliwn yn fwy o bobl yn byw mewn dinasoedd erbyn 2050. Ynghyd â thwf dinasoedd a diwydiannau daw cynnydd mewn slwtsh carthion, sy'n hynod o anodd ei brosesu a'i waredu oherwydd ei strwythur, ei gyfansoddiad a'i halogyddion cymhleth fel metelau trwm a phathogenau.
Yn ôl y Cenhedloedd Unedig, mae mwy na 100 miliwn tunnell o slwtsh carthion yn cael eu cynhyrchu yn fyd-eang bob blwyddyn, swm sy'n cynyddu'n flynyddol. Fodd bynnag, mae dulliau gwaredu cyffredin -- fel llosgi neu dirlenwi -- yn cymryd llawer o amser, ynni-aneffeithlon, ac yn cyfrannu at lygredd amgylcheddol.
Er mwyn mynd i'r afael â phroblem slwtsh carthion diangen ac anodd ei drin, creodd ymchwilwyr NTU broses dri cham wedi'i bweru gan yr haul sy'n integreiddio technegau mecanyddol, cemegol a biolegol.
Datgelodd profion prawf-gysyniad fod proses tîm yr NTU yn fwy effeithlon na thechnegau confensiynol fel treuliad anaerobig -- lle mae bacteria yn chwalu gwastraff organig i gynhyrchu bio-nwy a gweddillion llawn maetholion. Mae'n gwella llawer mwy o adnoddau, yn cael gwared ar halogion metel trwm yn llwyr, mae ganddo ôl troed amgylcheddol llai, ac mae'n cynnig gwell dichonoldeb economaidd.
Dywedodd yr Athro Cyswllt Ymchwilydd Arweiniol Li Hong o Ysgol Peirianneg Fecanyddol ac Awyrofod NTU (MAE) a dywedodd y Sefydliad Ymchwil Ynni, "Mae ein dull yn trawsnewid gwastraff yn adnoddau gwerthfawr, gan leihau difrod amgylcheddol wrth greu ynni adnewyddadwy a bwyd cynaliadwy. Mae hyn yn enghraifft o'r economi gylchol ac yn cyfrannu at ddyfodol Gwrw."
Dywedodd yr ymchwilydd cyd-arweiniol yr Athro Zhou Yan o Ysgol Peirianneg Sifil ac Amgylcheddol NTU (CEE) a Sefydliad Ymchwil Amgylchedd a Dŵr Nanyang (Newri), "Mae ein proses sy'n cael ei phweru gan yr haul yn dangos sut y gallwn fynd i'r afael â heriau lluosog ar unwaith -- Gan droi cynnyrch gwastraff anodd yn foesau glân, mae Mecantions, a phroteation, yn agosáu ato, a phroteation, yn cael ei gysylltu, yn cael ei gysylltu, yn cael ei gysylltu, yn cael ei gysylltu, ac yn methodi, yn cael ei gysylltu, ac yn meithrin, yn cael ei gysylltu, ac yn maethu, yn mynd i mewn, ac yn ysgogi bod yn foesegol, yn cyd-fynd â phrotetau, yn mynd i mewn i fecanwaith, yn mynd i mewn i, ac yn ysgogi bod yn foesegol, yn cyd-fynd â phroteation, yn cyd-fynd â phroteation, ac yn meithrin, yn mynd i mewn i fecanwaith glân. prinder, gan gynnig strategaeth gynaliadwy newydd mewn rheoli dŵr gwastraff. "
Proses tri cham NTU
Mae'r broses yn dechrau trwy chwalu'r slwtsh carthion yn fecanyddol. Mae triniaeth gemegol yn gwahanu metelau trwm niweidiol oddi wrth ddeunyddiau organig, gan gynnwys proteinau a charbohydradau.
Nesaf, mae proses electrocemegol sy'n cael ei phweru gan yr haul yn defnyddio electrodau arbenigol i drawsnewid y deunyddiau organig yn gynhyrchion gwerthfawr, fel asid asetig -- cynhwysyn allweddol ar gyfer bwyd a diwydiannau fferyllol -- a nwy hydrogen, ffynhonnell egni glân.
Yn olaf, bacte wedi'i actifadu'n ysgafnriayn cael eu cyflwyno i'r llif hylif wedi'i brosesu. Mae'r bacteria hyn yn trosi maetholion yn brotein un gell sy'n addas ar gyfer bwyd anifeiliaid.
Eco-gyfeillgar, cost-effeithiol a graddadwy
Dangosodd profion labordy fod y dull newydd yn adfer 91.4 y cant o'r carbon organig mewn slwtsh carthion ac yn trosi 63 y cant o'r carbon organig yn brotein un gell heb gynhyrchu sgil-gynhyrchion niweidiol. Mewn cymhariaeth, mae treuliad anaerobig traddodiadol fel arfer yn gwella ac yn trosi tua 50 y cant o ddeunyddiau organig mewn slwtsh carthion.
Mae'r broses sy'n cael ei phweru gan yr haul yn cyflawni effeithlonrwydd ynni o 10 y cant, gan gynhyrchu hyd at 13 litr o hydrogen yr awr gan ddefnyddio golau haul, sydd oddeutu 10 y cant yn fwy effeithlon o ran ynni na'r dulliau cynhyrchu hydrogen confensiynol.
Mae'r broses NTU yn lleihau allyriadau carbon 99.5 y cant a defnyddio ynni 99.3 y cant o'i gymharu â dulliau traddodiadol. Mae hefyd yn dileu metelau trwm niweidiol o'r slwtsh, a fyddai fel arall yn cael ei waredu heb driniaeth iawn, gan wneud y broses yn ddewis sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd.
Dywedodd yr awdur cyntaf, Dr Zhao Hu, cymrawd ymchwil yn ysgol Mae, "Rydyn ni'n gobeithio bod ein dull arfaethedig yn dangos hyfywedd rheoli gwastraff yn gynaliadwy a symud sut mae slwtsh carthion yn cael ei ganfod -- o wastraff i adnodd gwerthfawr sy'n cefnogi ynni glân a chynhyrchu bwyd cynaliadwy."
Ychwanegodd tîm ymchwil yr NTU, er bod y broses sydd newydd ei datblygu yn addawol, mae angen mwy o astudiaethau i benderfynu a ellir ei graddio. Her allweddol yw cost defnyddio proses electrocemegol i chwalu deunyddiau organig yn llwyr a thynnu pob metelau trwm o wastraff. Yn ogystal, mae dylunio system gymhleth ar gyfer cyfleuster trin dŵr gwastraff yn ychwanegu at yr anhawster.