Orașele Europei emit cantități uriașe de gaze cu efect de seră în atmosferă. Două servicii urbane esențiale – incinerarea deșeurilor și epurarea apelor uzate – se numără printre cei mai mari contribuitori la emisiile municipale de CO2 din UE.
Aceste sisteme sunt vitale pentru sănătatea publică și viața urbană, însă generează emisii dificil de eliminat în totalitate. Dar ce se întâmplă dacă acest CO2 nu ar trebui să fie eliminat?
Pentru un grup internațional de cercetători, poluarea urbană cu carbon reprezintă o oportunitate. Lucrând împreună în cadrul inițiativei impermeabile finanțate de UE, ei dezvoltă o modalitate de a capta CO2 din aceste procese și de a-l transforma în acid formic: o substanță chimică simplă, foarte versatilă, utilizată în multe industrii.
Acest lucru ar putea permite ca emisiile provenite de la incineratoarele de deșeuri și de la apele uzate să fie transformate în produse de curățare menajere sau chiar în pielea din care este produsă încălțămintea.
Transformarea unei probleme într-o resursă
Eforturile de combatere a schimbărilor climatice se axează în mare măsură pe energia din surse regenerabile, pe electrificare și pe îmbunătățirea eficienței. Însă unele surse sunt în continuare greu de eliminat.
„Unele emisii sunt dificil de oprit”, a declarat Annelie Jongerius, electrochimist și manager de program la compania olandeză de produse chimice Avantium, care coordonează cercetarea.
O opțiune este captarea CO2 și stocarea acestuia în subteran.
Dar echipa WaterProof explorează o alternativă mai circulară: menținerea carbonului în uz, mai degrabă decât blocarea acestuia.
„Ar fi mai bine dacă am putea să îl folosim”, a declarat Jongerius. „În același timp, avem nevoie de alternative la materiile prime fosile pentru producerea de substanțe chimice.”
Această problemă este vizibilă în special în instalații precum cele exploatate de societatea neerlandeză de gestionare a deșeurilor HVC, care exploatează două mari incineratoare de deșeuri în Țările de Jos.
„Trebuie să ne asumăm orice deșeu pe care îl produce societatea deșeurilor”, a declarat Jan Peter Born, directorul pentru inovare în domeniul valorificării energetice a deșeurilor din cadrul HVC. „Nu avem niciun mijloc de a reglementa emisiile de CO2, în afară de a încuraja oamenii să cumpere mai puțin și să recicleze mai mult.”
HVC captează deja o parte din CO2 și îl vinde fermierilor, care îl utilizează pentru a crește randamentul unor culturi de seră, precum roșiile și castraveții. Însă aceasta este doar o soluție parțială.
„Cea mai mare parte a CO2 administrat plantelor este eliberat din nou prin acoperișul serelor”, a explicat Born. „Din punct de vedere juridic, este o emisie întârziată. Fermierul este cel care realizează reducerea emisiilor, deoarece evită să utilizeze gaze pentru a produce CO2.”
Cercetătorii din echipa WaterProof urmăresc să meargă mai departe, transformând carbonul captat în produse utile care îl mențin în afara atmosferei pentru o perioadă mai lungă.
De la CO2 la produse de curățare
În centrul inovării realizate de echipa WaterProof se află un proces electrochimic care transformă CO2 captat în acid formic prin utilizarea de energie electrică din surse regenerabile.
„Este una dintre cele mai simple transformări pe care le puteți face”, a declarat Jongerius.
Un curent electric declanșează reacția într-o celulă specializată, reducând CO2 în acid formic. Deoarece sistemul funcționează pe bază de energie electrică din surse regenerabile și utilizează carbon derivat din deșeuri, acesta reduce dependența de materiile prime pe bază de combustibili fosili.
Procesul poate oferi, de asemenea, beneficii suplimentare. Într-o celulă electrochimică au loc două reacții în același timp, câte una la fiecare electrod. Deși echipa WaterProof se axează pe transformarea CO2 în acid formic, ea a explorat, de asemenea, asocierea acestuia cu o a doua reacție care produce peroxid de hidrogen și compuși înrudiți.
Aceste substanțe pot contribui la descompunerea poluanților antropici din apele uzate, inclusiv a reziduurilor din produsele farmaceutice și pesticide. Cu toate acestea, această parte a procesului se află încă într-un stadiu incipient și nu este pusă în aplicare în sistemul demonstrativ actual.
Echipa își testează acidul formic derivat din CO2 în produse de curățare ecologice, cum ar fi produsele de curățare a toaletelor și a suprafețelor.
„Are exact aceeași performanță ca acidul formic produs în mod convențional”, a declarat Jongerius. „Este aceeași moleculă.”
Pe lângă produsele de curățare, proiectul explorează utilizarea acidului formic derivat din CO2 în tăbăcirea pieilor.
Deși acidul poate fi utilizat pentru toate tipurile de piele, echipa colaborează în prezent cu societatea islandeză Nordic Fish Leather pentru a introduce pe piață piei de pește ecologice – o alternativă mai durabilă la pielea bovină tradițională.
Extinderea pentru a ține seama de impactul real
Deși aspectul chimic este promițător, extinderea este următoarea provocare.
Pe baza cercetărilor anterioare finanțate de UE, echipa lucrează în prezent la o unitate pilot de mari dimensiuni în care sunt reunite mai multe celule electrochimice, sporind volumul de CO2 care poate fi prelucrat. Dacă va fi un succes, va crea oportunitatea creării de uzine la scară comercială
Proiectarea modulară permite adaptarea sistemului la diferite amplasamente, de la instalațiile de epurare a apelor uzate la incineratoare. Scopul este de a demonstra procesul WaterProof în vara anului 2026, arătând că un lanț de producție fără combustibili fosili poate funcționa în condiții reale.
Astfel de sisteme ar putea fi, în cele din urmă, integrate în infrastructura urbană, transformând orașele mai degrabă în centre de producție chimică circulară decât în surse de emisii.
Recuperarea materialelor valoroase din deșeuri
Potențialul activității desfășurate depășește reutilizarea carbonului. Cercetătorii explorează, de asemenea, modul în care acidul formic poate fi utilizat pentru recuperarea materialelor valoroase din fluxurile de deșeuri.
Combinându-l cu alți compuși, ei dezvoltă solvenți eutectici profunzi – lichide cu toxicitate redusă, capabile să se dizolve și să adere la metalele din deșeuri, astfel încât metalele să poată fi extrase.
Multe materiale valoroase ajung în cenușa incineratorului și în nămolul de epurare, inclusiv cupru, litiu, cobalt și chiar cantități mici de aur – toate esențiale pentru tehnologiile moderne și tranziția verde.
HVC utilizează deja procese mecanice pentru recuperarea metalelor, separând particulele mai grele de cenușă într-un proces similar celui de cernere a aurului. Dar acest lucru produce fluxuri de metale mixte care sunt mai puțin valoroase. Noii solvenți ar putea permite o separare mai precisă.
„Acești solvenți eutectici pot fi adaptați pentru a viza metale specifice”, a declarat Born. „Aceasta înseamnă că putem recupera mai degrabă materiale individuale decât amestecuri, ceea ce le sporește valoarea.”
Cu toate acestea, realitățile economice rămân o barieră. Aurul este singurul metal recuperat cu un preț decent, explică Born. Pentru multe altele, inclusiv pământurile rare, prețul pieței este încă prea scăzut pentru a justifica costul.
Acest lucru ridică întrebări mai ample cu privire la politici și priorități, în special pe măsură ce cererea de materiale critice continuă să crească: cât de mult sunt dispuse societățile să subvenționeze recuperarea deșeurilor și dacă valoarea strategică ar trebui să câștige în detrimentul deciziilor bazate exclusiv pe piață
Închiderea buclei
Acest tip de gândire „de la deșeuri la resurse” câștigă teren în întreaga Europă. Noile norme ale UE planificate pentru 2026 vizează punerea la dispoziție pe scară mai largă și utilizarea pe scară mai largă a materialelor reciclate.
Dacă vor avea succes, ei ar putea contribui la transformarea ideilor circulare, cum ar fi cele din spatele WaterProof, în realitatea de zi cu zi, sprijinind ambiția Europei de a fi lider mondial în producția circulară până în 2030.
Prin corelarea captării carbonului, a producției chimice, a tratării apei și a recuperării materialelor, cercetătorii reunesc mai multe elemente ale acestei viziuni într-un singur sistem.
Pentru Jongerius, conceptul este atât practic, cât și simbolic.
„Dacă luăm CO2 din apele uzate, îl transformăm într-un produs și apoi îl utilizăm pentru a curăța toaleta, astfel încât acesta să se întoarcă în sistemul de ape uzate, creăm o buclă completă”, a spus Jongerius. „Acesta este cel mai bun exemplu de economie circulară.”
Articol scris de Hannah Docter-Loeb
Acest articol a fost publicat inițial în revista „Horizon”, publicația pentru cercetare și inovare a Uniunii Europene.
Mai multe informații