Rioolbehandelingssystemen zijn ontworpen om te voorkomen dat grote hoeveelheden koolstof, fosfor en stikstof, componenten van de organische stof, voornamelijk bestaande uit feces en urine, in waterlopen. Het massaal storten van dergelijke stoffen in waterlopen veroorzaakt eutrofiëring, de overmatige groei van aquatische micro-organismen, vooral algen. Dit leidt tot potentieel ernstige onevenwichtigheden in aquatische gemeenschappen en brengt ziekteverwekkers in het milieu.

Echter, gebruikelijke methoden voor het verwijderen van fosfor/stikstof hebben een ongewenst effect. De reactie tussen deze stoffen en de chemische additieven die in het proces worden gebruikt, levert residuen op in de vorm van een lage toepasbaarheid, belastend slib, legt Luiz Antonio Daniel uit, een professor aan de São Carlos Engineering School van de Universiteit van São Paulo. "Sommige Braziliaanse staten verbieden het gebruik ervan als meststof in de landbouw, bijvoorbeeld, " legde hij uit. "Het slib wordt uiteindelijk op stortplaatsen geloosd. De kosten van verwijdering zijn dus aanzienlijk."

Een manier om rioolwaterzuivering zo duurzaam mogelijk te maken, is door een decentraal systeem in te voeren. Daarom, het zogenaamde "zwarte water" van huishoudelijk afval, de "zwaarste" fractie van het afvalwater, voornamelijk bestaande uit een relatief onverdund mengsel van feces en urine, zou worden gestuurd naar minicentra die kleinere populaties bedienen, van huiseenheden tot kleine steden, in plaats van naar grote afvalverwerkingsinstallaties. Het zwarte water zou worden verwerkt door eencellige algen, die helpen om de verontreinigende stoffen te verwijderen en tegelijkertijd grote hoeveelheden biomassa te produceren voor bijvoorbeeld compostering. Dit model wordt onderzocht door een samenwerkingsverband tussen Nederlandse en Braziliaanse wetenschappers.

In de reactoren die door het EESC-USP-team zijn getest, microalgen van de soort Chlorella sorokiniana, gebruik stikstof en fosfor uit zwart water en de micronutriënten die aanwezig zijn in menselijk afval om zich te vermenigvuldigen. specifiek, omdat ze de stikstof en fosfor in zwart water opnemen, de algen zijn rijk aan deze elementen, die essentieel zijn voor de meststoffen op industriële schaal die tegenwoordig worden toegepast.

"Het zou niet nodig zijn om overmatig te decentraliseren. We hoeven het afvalwater van elk huis of gebouw niet apart te behandelen. We zouden eenheden kunnen hebben die een paar duizend inwoners bedienen, tot een stuk of 10, 000, Daniel schatte. "Omdat ongeveer 50 procent van de Braziliaanse steden er minder dan 10 heeft, 000 inwoners en slechts 25 procent heeft rioolwaterzuiveringsinstallaties, veel plaatsen kunnen dergelijke systemen helemaal opnieuw introduceren."

Grietje Zeeman is emeritus hoogleraar bij de afdeling Milieutechnologie van Wageningen Universiteit. Ze herinnert zich dat in de 19e eeuw, Bij huishoudens verzamelde ontlasting en urine werden door Nederlandse boeren als mest gebruikt. In feite, het systeem werd pas begin jaren tachtig gedeactiveerd. "Met het systeem dat we vandaag hebben, die 'doorspoelen en vergeten' kan worden genoemd, ' deze cyclus van hergebruik van nutriënten is verloren gegaan. Ons idee is om de kringloop weer te sluiten, ' zei Zeeman.

De eerste stap is het decentraliseren van de afvalwaterinzameling om verdunning van zwart water en de nutriënten in ontlasting en urine te voorkomen. Nadat de algen de absorptie van organisch materiaal hebben voltooid, de volgende stap is het verzamelen van de lagen microben die in de vloeistof groeien. Dit kan op twee manieren, volgens Daniël. "In Nederland, ze gebruiken meestal sedimentatie, waarbij een polymeer wordt gebruikt om de algen op de bodem van de reactor te zetten, en ze kunnen daar worden opgehaald, "zei hij. "Hier, we gebruiken flotatie. We injecteren perslucht in de vloeistof, en er vormen zich bellen op het oppervlak met de algen terwijl ze naar boven drijven. Een mechanische schraper vangt deze biomassa vervolgens op en loost deze in een kanaal."

Om deze techniek te benutten, het is noodzakelijk om efficiënte droogmethoden voor biomassa te gebruiken, volgens Daniël. Als algen worden opgeslagen zonder te worden gedroogd, hun cellen kunnen scheuren, en de voedingsstoffen die aan het einde van het proces moeten worden gebruikt, kunnen weglekken.

De samenwerking met het Nederlandse team, hij voegde toe, is zeer nuttig geweest voor vergelijkingsdoeleinden. Gezien de verschillen tussen de twee landen op het gebied van klimaat, afhankelijk van de context is het mogelijk methoden te ontwikkelen om de productie van algen te optimaliseren. "In Nederland schijnt de zon niet het hele jaar door zoals hier, bijvoorbeeld, noch hebben ze onze hoge temperaturen, die soms de algengroei remmen. Daarom, de Nederlandse reactor die we bij USP hebben getest wordt te heet. Om een ​​grotere schaal te bereiken, we zullen verschillende aanpassingen moeten doen, ' zei Daniël.

Het optimaliseren van het proces zodat het op industriële schaal werkt, is de volgende stap in de onderzoeken. Er zullen veldtesten worden uitgevoerd in de rioolwaterzuiveringsinstallatie van Monjolinho in São Carlos.

Een voordeel van het gebruik van Chlorella in het proces is dat deze algen al in de natuur aanwezig zijn en geen genetische modificatie nodig hebben om hun werk te doen. Vandaar, er mogen geen problemen zijn met betrekking tot de lozing van behandeld afvalwater in rivieren en meren. "Als je een monster rioolwater in de open lucht laat liggen, het zal natuurlijk worden gekoloniseerd en groen worden, "Daniël zei, benadrukkend hoe belangrijk het is om zwart water en ander afvalwater als potentiële hulpbronnen te zien.