Ingenieurs hebben waardevolle inzichten ontdekt in het optimaliseren van processen voor het omzetten van zwavel uit afvalwater in waardevolle materialen, zoals zwavelnanodeeltjes, wat een duurzame oplossing biedt voor het terugwinnen van hulpbronnen en de behandeling van afvalwater.

Zwavel, een niet-metaalachtig element, wordt vaak aangetroffen in afvalwaterstromen van verschillende industrieën, waaronder aardolieraffinage, chemische productie en voedselverwerking. Hoewel zwavel milieuproblemen kan opleveren, zagen onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, een kans om dit afvalproduct om te zetten in nuttige hulpbronnen.

Het onderzoek van het team concentreerde zich op twee hoofdprocessen:het microbiële sulfaatreductieproces (MSR) en het hydrothermische proces. MSR omvat het benutten van de metabolische capaciteiten van sulfaatreducerende bacteriën om sulfaat, een vorm van zwavel die in afvalwater wordt aangetroffen, om te zetten in waterstofsulfidegas. Dit gas kan vervolgens verder worden verwerkt om elementaire zwavel of zwavelnanodeeltjes te produceren.

Aan de andere kant maakt het hydrothermische proces gebruik van hoge temperaturen en druk om sulfaat direct om te zetten in waardevolle materialen op zwavelbasis. Door parameters zoals temperatuur, druk en verblijftijd te optimaliseren, bereikten de onderzoekers een hoge conversie-efficiëntie en verkregen ze zwavelnanodeeltjes met gewenste eigenschappen.

Uit het onderzoek blijkt dat de proceskeuze afhangt van de specifieke eigenschappen van het afvalwater en de gewenste eindproducten. MSR is bijvoorbeeld geschikter wanneer elementair zwavel- of waterstofsulfidegas het doelproduct is, terwijl het hydrothermische proces de voorkeur verdient wanneer zwavelnanodeeltjes nodig zijn.

Naast het terugwinnen van waardevolle materialen dragen de conversieprocessen ook bij aan de afvalwaterzuivering. Microbiële sulfaatreductie kan sulfaat en andere verontreinigingen verwijderen, waardoor de milieueffecten van afvalwaterlozing worden verminderd. Het hydrothermische proces kan tegelijkertijd zware metalen en andere verontreinigende stoffen verwijderen, wat een tweeledig voordeel oplevert:terugwinning van hulpbronnen en waterzuivering.

De onderzoekers benadrukken het belang van het in overweging nemen van de gehele procesketen, inclusief afvalwaterkenmerken, processelectie, terugwinning van materialen en de algehele impact op het milieu, om een ​​duurzame en efficiënte zwaveltransformatie te bereiken.

Dit onderzoek biedt een veelbelovende route voor het terugwinnen van waardevolle materialen uit afvalwater, waarbij afval wordt omgezet in hulpbronnen en tegelijkertijd wordt bijgedragen aan de behandeling van afvalwater en de duurzaamheid van het milieu.