Grote hoeveelheden waardevolle energie, agrarische voedingsstoffen, en water zou mogelijk kunnen worden teruggewonnen uit 's werelds snelgroeiende hoeveelheid gemeentelijk afvalwater, volgens een nieuwe studie van het Canadese Institute for Water van de UN University, Milieu en Gezondheid (UNU-INWEH).

Vandaag, zo'n 380 miljard kubieke meter (m ³ =1000 liter) afvalwater wordt jaarlijks wereldwijd geproduceerd - vijf keer de hoeveelheid water die jaarlijks over de Niagarawatervallen stroomt - genoeg om het Victoriameer in Afrika in ongeveer zeven jaar te vullen, Lake Ontario in vier, en het Meer van Genève in minder dan drie maanden.

Verder, de krant zegt, afvalwatervolumes nemen snel toe, met een verwachte stijging van ongeveer 24% tegen 2030, 51% tegen 2050.

Vandaag, de hoeveelheid afvalwater is ongeveer gelijk aan de jaarlijkse lozing van de rivier de Ganges in India. Tegen het midden van de jaren '30, het zal ongeveer gelijk zijn aan het jaarlijkse volume dat door de St. Lawrence-rivier stroomt, die de vijf Grote Meren van Noord-Amerika afvoert.

Onder de belangrijkste voedingsstoffen, 16,6 miljoen ton stikstof wordt ingebed in afvalwater dat wereldwijd jaarlijks wordt geproduceerd, samen met 3 miljoen ton fosfor en 6,3 miljoen ton kalium. theoretisch, volledige terugwinning van deze voedingsstoffen uit afvalwater zou 13,4% van de wereldwijde landbouwvraag ernaar kunnen compenseren.

Naast de economische voordelen van het terugwinnen van deze voedingsstoffen zijn er kritieke voordelen voor het milieu, zoals het minimaliseren van eutrofiëring - het fenomeen van overtollige voedingsstoffen in een watermassa die een dichte plantengroei en sterfte van waterdieren veroorzaakt door gebrek aan zuurstof.

De energie ingebed in afvalwater, In de tussentijd, zou elektriciteit kunnen leveren aan 158 miljoen huishoudens - ongeveer het aantal huishoudens in de VS en Mexico samen.

De schattingen en projecties van het onderzoek zijn gebaseerd op theoretische hoeveelheden water, voedingsstoffen, en energie die voorkomen in het gerapporteerde stedelijk afvalwater dat jaarlijks wereldwijd wordt geproduceerd.

De auteurs onderstrepen dat informatie over afvalwatervolumes - gegenereerd, beschikbaar, en hergebruikt - is verspreid, zelden gecontroleerd en gerapporteerd, of niet beschikbaar in veel landen. Ze erkennen ook de beperkingen van de huidige mogelijkheden voor het terugwinnen van hulpbronnen.

Niettemin, zegt hoofdauteur Manzoor Qadir, adjunct-directeur van UNU-INWEH, in Hamilton, Canada:"Deze studie biedt belangrijke inzichten in het mondiale en regionale potentieel van afvalwater als waterbron, voedingsstoffen, en energie. De terugwinning van afvalwaterbronnen zal een reeks beperkingen moeten overwinnen om een ​​hoog rendement te behalen, maar succes zou de vooruitgang ten opzichte van de doelstellingen voor duurzame ontwikkeling en andere aanzienlijk bevorderen, inclusief aanpassing aan klimaatverandering, 'netto-nul' energieprocessen, en een groene, circulaire economie."

Onder de vele bevindingen:

• De energiewaarde in 380 miljard m ³ afvalwater wordt geschat op 53,2 miljard m ³ methaan - genoeg om tot 158 ​​miljoen huishoudens van elektriciteit te voorzien, of 474 miljoen tot 632 miljoen mensen, uitgaande van gemiddeld drie tot vier personen per huishouden. Gezien de voorziene stijging van het afvalwater, dat aantal loopt op tot 196 miljoen huishoudens in 2030, en 239 miljoen huishoudens in 2050.
• In de landbouw, de hoeveelheid water die mogelijk kan worden teruggewonnen uit afvalwater zou tot 31 miljoen hectare kunnen irrigeren, wat overeenkomt met bijna 20% van de landbouwgrond in de Europese Unie (uitgaande van twee gewassen en maximaal 12, 000 m ³ water per hectare per jaar). "Het teruggewonnen water kan worden gebruikt om nieuwe gebieden te irrigeren of om waardevol zoet water te vervangen waar al gewassen worden geïrrigeerd."
• De wereldproductie van afvalwater zal naar verwachting 470 miljard m . bedragen ³ tegen 2030, het jaar waarin de SDG's zouden moeten zijn bereikt - een stijging van 24% vanaf vandaag. En tegen 2050, het zal 574 miljard m . bereiken ³ , een stijging van 51%.
• Azië is de grootste afvalwaterproducent met naar schatting 159 miljard kubieke meter, goed voor 42% van het wereldwijd geproduceerde stedelijk afvalwater, met de verwachting dat dat aandeel tegen 2030 oploopt tot 44%
• Andere regio's die grote hoeveelheden afvalwater produceren:Noord-Amerika (67 miljard m ³ ) en Europa (68 miljard kubieke meter) - vrijwel gelijke volumes ondanks de grotere stedelijke bevolking van Europa (547 miljoen versus 295 miljoen in Noord-Amerika. Het verschil wordt verklaard door de productie van afvalwater per hoofd van de bevolking:Europa 124 kubieke meter; Noord-Amerika 231 kubieke meter) . Daarentegen, Sub-Sahara Afrika produceert 46 kubieke meter afvalwater per hoofd van de bevolking - ongeveer de helft van het wereldwijde gemiddelde (95 kubieke meter), als gevolg van een beperkte watervoorziening en slecht beheerde afvalwateropvangsystemen in de meeste stedelijke omgevingen.
• Volledige terugwinning van afvalwater kan, theoretisch, compenseerde 14,4% van de wereldwijde vraag naar stikstof als meststof; fosfor 6,8% en kalium 18,6%. Op basis van de huidige stikstofniveaus, fosfor, en kaliumgebruik in de landbouw wereldwijd (geschat op 193 miljoen ton in 2017), de studie zegt dat ongeveer 13,4% van de wereldwijde vraag naar voedingsstoffen voor meststoffen kan worden aangevuld door volledige terugwinning van voedingsstoffen uit afvalwater.
• De nutriënten in afvalwater zouden in theorie wereldwijd een omzet van $ 13,6 miljard kunnen genereren:$ 9,0 miljard uit de terugwinning van stikstof, $ 2,3 miljard uit fosfor, en $ 2,3 miljard van kalium.

Het artikel citeert eerder onderzoek waaruit blijkt dat menselijke urine verantwoordelijk is voor 80% van de stikstof en 50% van het fosfor dat de gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties binnenkomt. "Removing these nutrients in time would not only be environmentally beneficial, " the paper says, "resulting in less eutrophication, it would reduce the cost of wastewater treatment while supporting closed-loop processes."

Current wastewater nutrient recovery technologies have made significant progress. In the case of phosphorous, recovery rates range from 25% to 90%.

The paper points out that maximizing economically the potential use of thermal energy in wastewater swings on several basic requirements, including a minimum flow rate of 15 litres per second, short distances between heat source and sink, and high-performance heat pumps.

Says Vladimir Smakhtin, Director of UNU-INWEH, a global leader in research related to unconventional water sources:"Municipal wastewater was and often still is seen as filth. However, attitudes are changing with the growing recognition that enormous potential economic returns and other environmental benefits are available as we improve the recovery of the water, nutrients and energy from wastewater streams."