如何利用生物固体的力量从废水中制氢

这种产生氢气的新方法还可以将沼气和生物固体中的碳转化为先进的碳纳米材料，在此放大了50,000倍。

生物固体是从废水中产生氢气的可持续性新方法的推动力。

研究人员已经使用生物固体，利用废水中的新技术，利用这种新技术来支持人类无限资源之一的污水的综合回收。

创新重点在于废水处理工艺副产物生物固体和沼气的高级升级处理。

这项专利技术由澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学的研究人员开发，使用源自生物固体的特殊材料来引发化学反应，从而从沼气中产生氢气。这种方法意味着生产氢气所需的所有材料都可以在废水处理厂现场获得，而无需昂贵的催化剂。

该方法还可以捕集生物固体和沼气中发现的碳，这将来可能使废水排放接近于零。

首席研究员卡尔皮·沙（Kalpit Shah）副教授表示，现有的生产氢气的商业方法排放量大，资本密集，并且严重依赖天然气。

“我们的替代技术为制氢提供了一种可持续的，具有成本效益的，可再生的，高效的制氢方法，” RMIT澳大利亚生物固体资源转化ARC培训中心的副主任（学术）Shah说。

“为了实现向循环经济的过渡，我们需要能够使我们从通常会浪费掉的资源中榨取全部价值的技术。我们用于制氢的新技术依赖于实质上无限供应的废料。

“通过利用生物固体的力量从沼气中生产出完全清洁的燃料，同时防止温室气体的排放，我们可以在环境和经济上取得真正的胜利。”

生物固体在农业中通常用作肥料和土壤改良剂，但世界上约30％的生物固体资源被储存或送往垃圾填埋场，这对环境构成了挑战。

首席研究员卡尔皮特·沙（Kalpit Shah）副教授，以及由RMIT大学开发并获得专利的新型反应堆。

东南水务高级研究和计划科学家，澳大利亚生物固体资源转化ARC培训中心副主任（行业）Aravind Surapaneni博士说，对生物固体的新的有价值的用途进行研究至关重要。

Surapaneni说：“废水处理部门一直在寻找新方法，以对环境可持续发展和负责任的方式将生物固体转变为高价值产品。”

技术如何运作

在国际氢能杂志上发表的新方法中，首先将生物固体转化为生物炭-一种富含碳的木炭形式，用于改善土壤健康。源自生物固体的生物炭含有一些重金属，这使其成为从沼气中产生氢气的理想催化剂。

作为实验规模研究的一部分，研究人员使用类似于沼气的富含甲烷的气体对这一过程进行了测试。他们表明，由生物固体制成的生物炭对于将气体分解为氢和碳的组成成分非常有效。

分解过程也可以在RMIT开发并获得专利的特别设计的高效反应器中进行，该反应器既可以生产氢气，又可以生产包覆有碳纳米材料的高价值生物炭。

通过将沼气和生物固体中发现的碳转化为先进的碳纳米材料，他们的方法还可以捕获和隔离温室气体，以防止其释放到大气中。

通过新技术生产的碳纳米材料涂层生物炭具有一系列潜在应用，包括环境修复，增强农业土壤和储能。

专利反应堆技术

沙阿说，RMIT工程学院团队开发的独特反应堆是这种创新回收方法的核心。

他说：“我们从根本上优化了反应堆的传热和传质，同时缩小了技术的范围，使其具有高度的可移动性。”“没有可用的反应器以如此小巧且具有成本效益的封装实现如此惊人的热量和质量整合。

“虽然已经具有能源效率，但通过进一步集成，该反应器可以将生物固体和沼气转化成实际产生能量而不消耗能量的过程。”

除了用于废水处理之外，该新型反应器还具有在生物质，塑料和涂料工业中的潜在应用。

这项研究得到了东南水公司的支持，该公司将在目前正在建造的试验工厂中试用生物固体和沼气转化技术。

东南水务研究与发展经理David Bergmann博士说，这项技术具有被业界采用的潜力。

伯格曼说：“支持这些创新的新兴技术是我们致力于减少排放和涉及废水的循环经济方法的重要组成部分。”

参考：Savankumar Patel，Sazal Kundu，Pobitra Halder，Mojtaba Hedayati Marzbali，Ken Chiang，Aravind Surapaneni和Kalpit Shah撰写的“利用生物炭和由生物固体热解产生的活性炭通过甲烷催化分解制氢”，国际氢能杂志，2020年9月3日。 .DOI：
10.1016 / j.ijhydene.2020.08.036

位于RMIT的澳大利亚研究委员会澳大利亚生物固体资源转化培训中心汇集了来自澳大利亚，英国和美国的20个国家和国际合作伙伴的专业知识，包括大学，废水处理部门和相关行业合作伙伴。

《利用生物炭和生物固体热解产生的活性炭通过甲烷催化分解甲烷制氢》发表于