Behandeling van afvalwater met alkalische mineralen kan CO₂-verwijdering en -opslag verbeteren
Het verhogen van de alkaliteit van afvalwater dat in de oceaan wordt geloosd, kan helpen bij het vastleggen en opslaan van kooldioxide. Dit blijkt uit een studie gepubliceerd in Science Advances. Kooldioxide verwijderingsstrategieën (CDR) maken gebruik van diverse technieken om CO2 uit de lucht te vangen en duurzaam op te slaan, wat een veelbelovende oplossing biedt voor het toenemende niveau van dit broeikasgas in onze omgeving.
CO2 lost op in oceaanwater en vormt koolzuur, dat, als een zwak zuur, dissocieert in waterstofionen en bicarbonaationen. De eerste verhoogt de zuurgraad van het water. Het proces van oceaanalkaliteitversterking (OAE), waarbij afvalwater met alkalische mineralen wordt behandeld voordat het in de oceaan wordt geloosd, vermindert de zuurgraad van het oceaanwater. Dit stelt de oceaan in staat om meer CO2 uit de lucht op te nemen. Onderzoekers schatten dat OAE wereldwijd ongeveer 18 teragram—18 biljoen gram—CO2 per jaar kan helpen vastleggen.
Een gebruikelijke praktijk in OAE op basis van afvalwater is het inzetten van afvalwaterzuiveringsinstallaties als alkaliteitsfabrieken. Dit verbetert niet alleen de CO2-opname in kustgebieden, maar helpt ook de verzuring van de oceaan te verminderen, veroorzaakt door het lozen van ongezuiverd afvalwater.
Bestaande studies hebben zich gericht op het behandelen van afvalwater met alkalische materialen voor specifieke doeleinden, zoals het gebruik van dolomiet (calcium-magnesiumcarbonaat) voor het terugwinnen van fosfor, alkalische silikaatmineralen om CO2 in vaste carbonaatvorm vast te leggen of olivijn (magnesium-ijzer silikaat) voor het verbeteren van de methaankwaliteit voor biogasproductie uit rioolslib.
Hoewel de meeste CO2-emissies voortkomen uit aerobe of zuurstofrijke omgevingen, hebben de meeste OAE-studies op basis van afvalwater zich gericht op anaerobe of zuurstofarme omstandigheden. Er is ook een beperkt begrip van hoe goed OAE presteert in afvalwaterbehandeling met betrekking tot alkaliteitsverhoging en stabiele koolstofopslag.
Om dit te veranderen, hebben de onderzoekers in deze studie verschillende hoeveelheden olivijnrijke steen aan kunstmatig stedelijk afvalwater toegevoegd en dit behandeld met biologisch geactiveerd slib onder aerobe omstandigheden bij kamertemperatuur. In elke situatie hebben ze veranderingen in de totale alkaliteit van het afvalwater, de hoeveelheid opgelost anorganisch koolstof en waterkwaliteitsindicatoren gemeten. Ze ontdekten dat de toevoeging van olivijn de totale alkaliteit van het afvalwater aanzienlijk verhoogde en hielp bij het vastleggen van CO2 als opgelost anorganisch koolstof (DIC) in het effluent. Bovendien was de snelheid van alkalinisatie door olivijnoplossing in dit aerobe behandelde afvalwater ongeveer 20,5 keer sneller dan in zeewater.
Een schatting op basis van gegevens van afvalwaterzuiveringsinstallaties nabij de oceaan onthulde dat het wereldwijde potentieel voor koolstofvastlegging van kustafvalwater-gebaseerde OAE wordt geschat op 18,8 ± 6,0 teragram CO2 per jaar. Het gebied tussen de breedtegraden 20°N en 60°N bevat 79,3% van het wereldwijde potentieel, en de Europese Unie, de Verenigde Staten en China—de drie grootste economieën—verantwoordelijk zijn voor meer dan de helft van het wereldwijde totaal.
De onderzoekers wijzen erop dat hun resultaten aantonen hoe afvalwaterzuiveringsinstallaties een belangrijke rol kunnen spelen in koolstofvastlegging door de alkaliteit van de oceaan te verbeteren, wat een dubbele voordelen biedt voor klimaatactie en het verbeteren van de waterkwaliteit.
