Wetenschap
Overstappen op een groene afvalwaterinfrastructuur kan de uitstoot verminderen en enorme besparingen opleveren, zo blijkt uit nieuw onderzoek
Universitaire onderzoekers hebben aangetoond dat een transitie naar een groene benadering van afvalwaterzuivering in de VS, waarbij het potentieel van koolstoffinanciering wordt benut, maar liefst 15,6 miljard dollar en iets minder dan 30 miljoen ton CO2 kan besparen. -equivalente emissies over een periode van 40 jaar.
De uitgebreide bevindingen van de Colorado State University werden benadrukt in Nature Communications Earth &Environment in een eerste studie in zijn soort. Het werk van het Walter Scott, Jr. College of Engineering onderzoekt de potentiële economische afwegingen van het overstappen op groene infrastructuur en technologische oplossingen die verder gaan dan de bestaande grijswaterbehandelingspraktijken.
Het rapport is gebaseerd op gegevens verzameld bij meer dan 22.000 faciliteiten en biedt uitgebreide basisgegevens en onderzoekt de relatie tussen emissies, kosten en behandelingsmogelijkheden voor nutsbedrijven en besluitvormers.
Braden Limb is de eerste auteur op het papier en een Ph.D. student aan de afdeling Systeemtechniek. Daarnaast is hij wetenschappelijk medewerker bij de afdeling Werktuigbouwkunde. Hij zei dat de bevindingen een belangrijke eerste stap zijn om potentiële groene oplossingen voor afvalwater te categoriseren en te begrijpen.
"Deze bevindingen trekken een lijn in het zand die laat zien wat het potentieel is voor het adopteren van een groene aanpak op dit gebied, zowel in termen van bespaard geld als in termen van totale uitstootreductie", zei hij. "Het is een startpunt om te begrijpen welke routes er nu voor ons beschikbaar zijn en hoe financieringsstrategieën waterzuivering kunnen verheffen van een enigszins lokale kwestie tot iets dat mondiaal wordt aangepakt via marktprikkels."
Het onderzoek werd voltooid in samenwerking met de University of Colorado Boulder en de Brigham Young University. De bevindingen concentreren zich rond zowel puntbronwaterzuivering als niet-puntbronnen van waterverontreiniging.
Traditionele waterzuiveringsinstallaties met puntbronnen, zoals rioolwaterzuiveringsinstallaties, verwijderen probleemvoedingsstoffen zoals stikstof en fosfor voordat het water weer in de circulatie wordt gebracht. Dit grijze infrastructuursysteem, zoals het bekend staat, wordt gecontroleerd door de Environmental Protection Agency.
De regelgevingsnormen kunnen in de toekomst echter strenger worden, en installaties zouden meer stroom nodig hebben, en op hun beurt meer emissies, om de nieuw toegestane drempels te bereiken. Bestaande faciliteiten zijn al verantwoordelijk voor 2% van al het energieverbruik in de VS en 45 miljoen ton CO2 -uitstoot, zei Limb.
Een andere belangrijke bron van zoetwaterverontreiniging in de VS is afkomstig van niet-puntbronactiviteiten, zoals de afvoer van kunstmest uit de landbouw die in rivieren terechtkomt. Andere niet-puntbronnen van vervuiling kunnen bijvoorbeeld afkomstig zijn van bosbranden – geholpen door de klimaatverandering – of van stedelijke ontwikkeling.
Limb zei dat in plaats van meer zuiveringsfaciliteiten met grijze infrastructuur te bouwen om deze toenemende bronnen aan te pakken, het document groene benaderingen verkent die worden gefinancierd via koolstofmarkten die beide typen tegelijkertijd kunnen aanpakken.
"Er zou een overstap kunnen zijn naar op de natuur gebaseerde oplossingen, zoals de aanleg van wetlands of herbebossing, in plaats van nog een behandelingsfaciliteit te bouwen", zei hij. "Deze opties zouden over een periode van veertig jaar meer dan 4,2 miljoen CO2-uitstoot per jaar kunnen vastleggen en andere aanvullende voordelen hebben waar we naar moeten streven, zoals lagere totale kosten."
Koolstoffinanciering is een mechanisme dat gericht is op het verzachten van de klimaatverandering door het stimuleren van activiteiten die de uitstoot verminderen of deze uit de atmosfeer halen. Bedrijven kopen vrijwillig ‘credits’ op een open markt die een vermindering of verwijdering van koolstof uit de atmosfeer vertegenwoordigen, wat op verschillende manieren kan worden bereikt. Dat krediet compenseert de uitstoot van de instelling als gevolg van haar activiteiten, omdat zij duurzaamheidsdoelen wil bereiken.
Deze transacties stimuleren de ontwikkeling van duurzame activiteiten en kunnen ook een bron van nieuw geld opleveren om nieuwe benaderingen verder te ontwikkelen of op te schalen.
Hoewel er vergelijkbare financieringsmarkten voor water bestaan, is het probleem aanvankelijk meer lokaal dan voor luchtkwaliteit en koolstof. Die dynamiek heeft in het verleden de waarde van de handel op de watermarkt beperkt. Het artikel suggereert dat deze bestaande markten kunnen worden verbeterd, en dat de koolstofmarkten ook kunnen worden ingezet om een aantal van de financiële prikkels die boeren hebben rond waterzuivering en de gevolgen van hun activiteiten te veranderen.
De onderzoekers ontdekten dat het gebruik van de markten jaarlijks $679 miljoen aan inkomsten zou kunnen genereren, wat een kans zou zijn om groene infrastructuuroplossingen binnen de handelsprogramma's voor waterkwaliteit verder te motiveren om aan gereguleerde normen te voldoen.
Professor Jason Quinn, hoogleraar werktuigbouwkunde, is co-auteur van het onderzoek. Hij zei dat de bevindingen enkele beperkingen hebben, maar dat dit een belangrijke eerste stap was om zowel het probleem als de kansen die nu beschikbaar zijn te modelleren. Hij zei dat de resultaten in het artikel nieuw onderzoek bij CSU met de National Science Foundation hebben ondersteund om de benodigde koolstofkredietmethodologie met belanghebbenden verder te ontwikkelen.
"Dit is de eerste keer dat we tegelijkertijd naar de lucht- en waterkwaliteit kijken:water is lokaal en koolstof is mondiaal", zei hij. "Maar door deze marktmechanismen samen te brengen kunnen we profiteren van een kans om de verbetering van de Amerikaanse rivieren te versnellen terwijl we overstappen op hernieuwbare energie en de toekomst van stroomgebieden herstellen."