El presente y el futuro de la producción de hidrógeno a partir de aguas residuales

El presente y el futuro de la producción de hidrógeno a partir de aguas residuales

energía de hidrógeno es una parte importante del futuro sistema energético nacional y una dirección de desarrollo clave para industrias estratégicas emergentes, y el desarrollo de tecnología de producción de hidrógeno verde y respetuosa con el medio ambiente es un apoyo importante para construir el futuro sistema nacional de energía de hidrógeno y lograr el objetivo de “doble potencia”. -carbón". Sin embargo, la actual tecnología de energía renovable convencional para la producción de hidrógeno a partir de agua electrolizada tiene requisitos muy altos en cuanto a la calidad del agua, consume una gran cantidad de agua limpia y tiene el problema del desequilibrio "recursos-energía". La preparación de hidrógeno verde a partir de aguas residuales puede resolver simultáneamente los dos principales problemas del tratamiento de aguas residuales y el consumo de agua dulce para la producción de hidrógeno, lo que es una estrategia ideal para lograr la neutralidad de carbono en el tratamiento de aguas residuales.

Tecnología de producción de hidrógeno de aguas residuales

Las fuentes comunes de aguas residuales incluyen la fundición de acero, la fabricación de papel, la minería, la petroquímica, la elaboración de cerveza, el procesamiento de alimentos, el cuero y los productos lácteos, etc. Las aguas residuales de diferentes industrias tienen diferentes propiedades. Estas industrias requieren mucho tratamiento para cumplir con los estándares de descarga antes de que las aguas residuales se descarguen de manera segura al medio ambiente. Los sistemas tradicionales de tratamiento de aguas residuales se centran en separar o eliminar contaminantes, pero estos métodos suelen consumir energía y recursos de agua dulce adicionales. Cada año se generan alrededor de 380 mil millones de m3 de aguas residuales en todo el mundo debido al tratamiento de aguas residuales, y se espera que aumente otro 51% de aquí a 2050. Además, las aguas residuales suelen contener materia orgánica, minerales raros, ácidos, álcalis y sales con alto valor añadido. potencial y los procesos actuales carecen de medidas efectivas de reutilización y reciclaje.

Por lo tanto, combinar la tecnología de producción de hidrógeno con la industria del tratamiento de aguas residuales puede promover el desarrollo de la industria del agua en una dirección más sostenible y respetuosa con el medio ambiente, lo que no solo puede mejorar los beneficios de la industria de la energía del hidrógeno, sino también lograr un consumo casi nulo de aguas residuales. tratamiento y vertido casi nulo de residuos. Se requieren diferentes procesos de producción de hidrógeno según las diferentes propiedades de las aguas residuales. Por ejemplo, las aguas residuales de la minería, la industria siderúrgica y la industria del cuero provienen principalmente del procesamiento de metales, por lo que generalmente contienen iones de metales pesados como zinc, cobre, mercurio, cadmio, tienen una alta conductividad y contienen sustancias químicas como el cianuro que pueden migrar sustancias pesadas. rieles. Esto hace que la tecnología de electrólisis del agua sea la mejor opción para tratar este tipo de aguas residuales.

Para las industrias de fabricación de papel, cervecería, procesamiento de alimentos y lácteos, sus aguas residuales son ricas en materia orgánica, como sólidos disueltos (TDS), por lo que la tecnología de producción de hidrógeno por biodegradación es más aplicable. Mediante fermentación microbiana, estas sustancias orgánicas se pueden convertir eficazmente en hidrógeno. Las aguas residuales de la industria petroquímica suelen contener contaminantes como aceites, grasas, plomo e hidrocarburos. La materia orgánica de alcanos de cadena corta hace que la tecnología de reacción fotocatalítica sea más adecuada para la producción de hidrógeno. Además, las aguas residuales de las industrias farmacéutica, de tintes y textil suelen tener una elevada demanda química de oxígeno (DQO) y una elevada relación DQO/demanda biológica de oxígeno (DBO). Los antibióticos y los componentes químicos orgánicos complejos presentes en las aguas residuales también aumentan la dificultad del tratamiento. Para estas aguas residuales complejas, es posible que sea necesario desarrollar procesos de producción de hidrógeno más avanzados, como el uso de materiales piezoeléctricos, para hacer frente a su complejo entorno químico.

Por lo tanto, la complejidad y diversidad del tratamiento de diferentes tipos de aguas residuales requiere un enfoque de tratamiento integral y un diseño de planta complejo para garantizar la eliminación efectiva de diversos contaminantes y lograr la reutilización del agua.