Recycling van afvalwater kan de uitstoot van broeikasgassen verveelvoudigen

Recycling van afvalwater kan de uitstoot van broeikasgassen verveelvoudigen

Anonim

Door Greg Hand, Universiteit van Cincinnati

Nieuw onderzoek toont aan dat afvalwaterrecyclingprocessen meer broeikasgassen kunnen genereren dan traditionele waterzuiveringsprocessen. Ondanks deze bevinding zijn er goede redenen om afvalwaterrecycling onder de waterhulpmiddelen voor stedelijke gebieden te blijven houden.

Dat is de samenvatting van een nieuw artikel van Amy Townsend-Small, universitair docent geologie en geografie aan het McMicken College of Arts and Sciences aan de Universiteit van Cincinnati, en een team van onderzoekers van de Universiteit van Californië, Irvine. Een rapport van hun onderzoek verschijnt in het september-oktober nummer van het Journal of Environmental Quality .

"Geavanceerde methoden voor afvalwaterzuivering vullen de zoetwatervoorziening aan in gebieden waar zoet water schaars is, " zei Townsend-Small. "Klimaatverandering, ten minste gedeeltelijk veroorzaakt door door de mens veroorzaakte broeikasgasemissies, zal naar verwachting de zoetwaterschaarste in veel van deze gebieden, waaronder het zuidwesten van de Verenigde Staten, verergeren."
Townsend-Small onderzocht samen met Diane E. Pataki, Linda Y. Tseng, Cheng-Yao Tsai en Diego Rosso hoe verschillende soorten afvalwaterbehandeling de uitstoot van één broeikasgas, stikstofoxide, beïnvloeden. Stikstofoxide (N2O) is een langlevend en krachtig broeikasgas, met een opwarmpotentieel van ongeveer 300 keer dat van koolstofdioxide.

"Net als koolstofdioxide nemen stikstofoxide-concentraties toe als gevolg van menselijke activiteiten, " zei Townsend-Small. "Het grootste deel van de toename van stikstofoxide-concentraties in de atmosfeer is te wijten aan het gebruik van kunstmest in de landbouw."

Stikstofoxide is een bijproduct van het metabolisme van twee verschillende soorten bacteriën. Eén bacterietype, de nitrificerende bacteriën, zet vormen van gereduceerde stikstof (zoals ammonium) om in geoxideerde vormen van stikstof (zoals nitraten). Een ander type bacteriën, de denitrificerende microben, zetten nitraten om in inert stikstofgas.

"Dezelfde microben die in landbouwgronden leven, gedijen ook in afvalwaterzuiverings- en waterrecyclingfabrieken, " zei Townsend-Small. "In deze fabrieken worden dezelfde nitrificatie- en denitrificatieprocessen toegepast om stikstof uit afvalwater te verwijderen."

Townsend-Small en haar collega's vergeleken de uitstoot van stikstofoxide bij twee verschillende soorten afvalwaterzuiveringsinstallaties in Zuid-Californië. Het eerste type was een conventionele afvalwaterzuiveringsinstallatie, waar het doel is om organische koolstof te verwijderen en het behandelde afvalwater terug te voeren naar een rivier of de oceaan. Het tweede type was een afvalwaterrecyclingfabriek, waar zowel organische koolstof als stikstof worden verwijderd, en het behandelde afvalwater wordt gebruikt voor irrigatie van groenvoorzieningen en stedelijke groenvoorzieningen.

"Hergebruik van afvalwater voor irrigatie, ook wel 'douches met bloemen' genoemd, vermindert mogelijk het totale zoetwaterverbruik in Zuid-Californië, dat wordt bedreigd door een afnemende voorraad en een groeiende bevolking, " zei Townsend-Small.

Zij en haar co-auteurs ontdekten echter dat de afvalwaterrecyclagefabriek ongeveer drie keer meer stikstofoxide uitstootte dan de traditionele behandeling, wanneer alle factoren zijn inbegrepen. Uit de gegevens van de onderzoekers blijkt dat dichte populaties nitrificerende en denitrificerende bacteriën in de afvalwaterrecyclagefabriek de oorzaak waren van deze hoge uitstoot van stikstofoxide. Ze deden ook voorlopige berekeningen over de impact van afvalwaterrecyclinginstallaties op de uitstoot van stikstofoxide in Zuid-Californië.

"Omdat het Los Angeles-gebied zo sterk verstedelijkt is, geven onze berekeningen aan dat de uitstoot van stikstofoxide door afvalwaterzuivering en -recycling verschillende orden van grootte groter is dan de uitstoot van stikstofoxide in de landbouw in de regio, " zei Townsend-Small.

Ondanks de productie van stikstofoxide concluderen de auteurs dat - in hun context genomen - afvalwaterrecycling nog steeds een goed idee is.

"Afvalwaterrecycling is een essentieel onderdeel van de portefeuille van stedelijke waterbronnen, vooral in het semi-aride, stedelijke zuidwesten, " zei Townsend-Small. "Omdat drinkwater in Zuid-Californië over zeer lange afstanden wordt geïmporteerd, is het verantwoordelijk voor een groot energieverbruik en kooldioxide-uitstoot."

De dorst van Zuid-Californië heeft ook invloed op de gebieden waaruit het drinkwater onttrekt, meestal Arizona en Noord-Californië, en verstoort waterhabitats. De auteurs stellen voor dat steden gerecycleerd afvalwater toelaten als aanvulling op drinkwatervoorzieningen, niet alleen irrigatiewater.

"Als afvalwaterrecycling de drinkwatervoorraden kan aanvullen en niet alleen irrigatiewater voor landschapsarchitectuur, dan kan de algehele uitstoot van broeikasgassen worden verminderd, net als het potentieel voor waterschaarste in Zuid-Californië en daarbuiten." Zei Townsend-Small.