تجمع شتاب دهنده دی اکسید کربن اتمسفر همچنان به سمت بالا رفتن دمای جهانی ادامه می دهد، تشدید جستجوی استراتژی های موثر سرقت کربن، در حالی که جنگل ها، اقیانوس ها و شکل گیری های زمین شناسی به طور سنتی تحت بحث های ذخیره سازی کربن قرار گرفته اند، یک منبع کمتر آشکار اما به طور فزاینده ای قابل اعتماد از گیاهان تصفیه شهری و صنعتی ظهور می کند: این نیمه جامد توسط محصول، اغلب به عنوان یک چالش، شامل موانع قابل توجه کربن، اگر علوم آب و هوا مدیریت شده است، می تواند به طور دقیق تغییر کند، و تجزیه و تجزیه و تحلیل مواد شیمیایی چند منظوره، این مواد مخدر.

درک اسلاف: ترکیب، منابع و مقیاس

اسلاف، همچنین به عنوان بیو جامد پس از تثبیت، مواد باقی مانده تولید شده در طول درمان فاضلاب داخلی و فاضلاب صنعتی است.این فرایند درمان جامد را از مایع جدا می کند، و منجر به مخلوط پیچیده ای می شود که معمولا شامل 40 تا 70 درصد مواد آلی، همراه با مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر، میکروارگانیسم ها و مقادیر متغیر ترکیبات آلی از جمله فلزات سنگین است.

در سطح جهانی، گیاهان تصفیه فاضلاب حدود 100 تا 150 میلیون تن خشک از کمبود در سال تولید می کنند، یک رقمی که پیش بینی می شود به عنوان شهرنشینی گسترش می یابد و پوشش بهداشت از نظر تاریخی بهبود می یابد، رایج ترین مسیرهای دفع زباله، تخریب زمین، و تخلیه اقیانوس - هر حمل هزینه های زیست محیطی قابل توجه، از جمله انتشار متان از زباله ها و مصرف انرژی در طول هدایت از طریق مشکلات آب و هوایی، می تواند تغییر کند.

پتانسیل سود کربن از اسلاست

جداسازی کربن شامل ثبت و ذخیره دی اکسید کربن اتمسفر در اشکال پایدار برای دوره های طولانی، به طور ایده آل قرن ها یا هزاران سال است.استراتژی های مبتنی بر اسلاست به این از طریق سه مکانیسم اولیه: تبدیل کربن ارگانیک به اشکال جذب کننده (biochar)، افزایش ذخایر کربن ارگانیک خاک، و جایگزینی سوخت های فسیلی با بیوگاز تجدید پذیر.

Biochar Production: Squlyzing Sludge برای ذخیره سازی کربن طولانی مدت

پیرلیز - تجزیه حرارتی مواد آلی در غیاب اکسیژن - بی وقفه به بیوکار، یک ماده زغال سنگ مانند غنی از کربن پایدار عمل می کند، این فرایند به طور معمول در دما بین 300 °C و 700 ° C، تبخیر ترکیبات فرار و ترک یک ماتریس کربن بسیار مقاوم به تخریب میکروبی است. این بیوکار می تواند به خاک متصل شود، که در آن باقی می ماند قفل کربن طبیعی است.

تحقیقات نشان داده است که بیوکار مشتق شده از فشار می تواند 30 تا 50 درصد از محتوای کربن اصلی را با توجه به شرایط pyrolysis و ویژگی های تغذیه ای، به علاوه، بیوکار ساختار خاک، احتباس آب و دسترسی به مواد مغذی را بهبود بخشد، ارائه می دهد مزایای مشترک برای بهره وری محصول و کاهش وابستگی به کود مصنوعی.

اصلاح خاک: ساخت کربن ارگانیک با بیو جامد

به طور مناسب درمان و تثبیت شده - طبقه بندی شده به عنوان کلاس A یا کلاس B بیوsolids تحت مقرراتی مانند قانون بخش 503 EPA ایالات متحده - می تواند به زمین های کشاورزی و تخریب شده به عنوان یک اصلاح خاک اعمال شود. ماده آلی در بیو جامدات به طور مستقیم کربن را به خاک اضافه می کند، در حالی که مواد مغذی رشد گیاه را تحریک می کند، که منجر به افزایش ریشه و ذخایر ارگانیک می شود که خاک بیشتر می شود.

متاآنالیز آزمایشات میدانی نشان می دهد که کاربرد بیو جامد می تواند کربن آلی خاک را به طور متوسط 1 تا 2 تن در هکتار افزایش دهد، با اثرات طولانی مدت پس از توقف برنامه، این رویکرد نه تنها کربن را جذب می کند، بلکه همچنین نیاز به کود مصنوعی انرژی را کاهش می دهد، ایجاد کاهش خالص در انتشار گازهای گلخانه ای.

Biogas Generation: انرژی های تجدید پذیر سوخت فسیلی

هضم آناروبیک از کمبود در محیط بدون اکسیژن باعث تولید بیوگاز، ترکیبی از متان (50 تا 70 درصد) و دی اکسید کربن می شود، این بیوگاز می تواند جذب و جذب شود تا برق و گرما تولید کند یا به گاز طبیعی تجدید پذیر برای تزریق به شبکه های لوله ارتقا یابد.با قرار دادن گاز طبیعی و زغال سنگ، هر متر مکعب بیوگاز از انتشار تقریبا 2 کیلوگرم CO2 استفاده می کند.

علاوه بر این، هضم باقی مانده پس از تولید بیوگاز مواد مغذی را حفظ می کند و می تواند به عنوان یک سیستم تهویه کننده خاک، ادامه مسیر جداسازی کربن، سیستم های یکپارچه که ترکیب هضم هوازی با pyrolysis یا کاربرد مستقیم زمین به حداکثر رساندن هر دو بازیابی انرژی و ذخیره سازی کربن است. ایالات متحده بخش انرژی یک جزء کلیدی از انرژی های زیستی را با بخش قابل توجه در بازی های مهم شهری برجسته می کند.

مزایای زیست محیطی و چالش های سیستمیک

استقرار برای sequestration کربن یک مجموعه از مزایای زیست محیطی فراتر از کاهش آب و هوا را به سمت زباله، کاهش انتشار متان - یک گاز گلخانه ای قوی - و کاهش تقاضا برای فضای دفن زباله، استفاده دایره ای از مواد مغذی (به طور خاص، که یک منبع محدود است) کاهش نیاز به کود معدن، علاوه، تولید زیست جامد، و یا کاهش فرسایش آب، و می تواند باعث کاهش آلودگی خاک و کاهش آلودگی آب شود.

با این حال، چالش های قابل توجه باید برای درک این مزایا در مقیاس مورد توجه قرار گیرد:

  • Contaminants از نگرانی: اسلاف ممکن است حاوی فلزات سنگین، میکروپلاستیک ها، داروها، و مواد در هر و پلیوئولاlkyl (PFAS) بدون پیش از درمان دقیق و نظارت، کاربرد زمین می تواند این آلاینده ها را به خاک و بدن های تصفیه پیشرفته مانند هیدرولیز حرارتی، pyr، دماهای بالا و اکسیداسیون توسعه داده شده است.
  • ] ریسک های پاتوژن: پاتوژن های بندری که تحت درمان قرار می گیرند، خطرات بهداشت عمومی را ایجاد می کنند. چارچوب های تنظیم مقررات (به عنوان مثال EPA Part 503) استانداردهای کاهش پاتوژن را ایجاد می کنند، اما انطباق نیاز به کنترل دقیق و آزمایش دارد.
  • ادراک عمومی و تنظیم مقررات هردس: "Sludge" دارای یک مفهوم منفی است، و مخالفت از جوامع محلی می تواند مانع از پروژه های ارتباطی شفاف، سوابق ایمنی و نظارت قوی نظارتی برای ایجاد اعتماد شود.
  • قابلیت اقتصادی: هزینه های جمع آوری، درمان و حمل و نقل می تواند بالا باشد، با این حال، اعتبارات کربن، مشوق های انرژی تجدید پذیر و هزینه های دفع اجتناب شده می تواند وضعیت اقتصادی را بهبود بخشد.

چشم انداز آینده و راهنمایی های تحقیقاتی

پتانسیل کمبود در جداسازی کربن به طور فزاینده ای توسط دانشمندان و سیاستگذاران به رسمیت شناخته شده است.پیشرفت های اخیر در فن آوری های تبدیل حرارتی - به ویژه کربن حرارتی (HTC) و کاتالیتیک pyrolysis - بهبود بهره وری حفظ کربن و کیفیت بیوchar فرآیندهای HTC به طور مستقیم، از بین بردن نیاز برای خشک کردن انرژی فشرده، و تولید هیدروchar با خواص مشابه آن بی سیمواک.

ادغام سود کربن مبتنی بر بودجه در بازارهای اعتباری کربن می تواند جریان درآمد را فراهم کند که سرعت تصویب پروژه های خلبان در اروپا، آمریکای شمالی و شرق آسیا تولید داده در مورد ثبات طولانی مدت کربن کم درآمد در خاک، و همچنین اثرات آن بر بازده محصول و گازهای گلخانه ای شار دسترسی. A بررسی منتشر شده در [LT0] تغذیه پایدار [FTS]

تحقیقات آینده باید بر بهینه سازی پارامترهای فرآیند برای انواع مختلف فشار تمرکز کنند، در حال توسعه نظارت بر زمان واقعی از سرنوشت آلودگی زا، و انجام ارزیابی های چرخه زندگی که شامل انتشار گازهای گلخانه ای غیر مستقیم است، سیاست گذاران می توانند از این انتقال با به روز رسانی مقررات برای تشخیص حذف کربن مبتنی بر فشار به عنوان یک استراتژی کاهش آب و هوا مشروع، با ارائه پروژه های اثبات و ایجاد دستورالعمل های روشن برای حسابداری کربن حمایت کنند.

همکاری در رشته ها - مهندسی زباله، علوم خاک، اکولوژی و اقتصاد انرژی - برای باز کردن پتانسیل کامل از کمبود به عنوان یک ابزار آب و هوا حیاتی خواهد بود، در حالی که آن یک گلوله نقره نیست، استفاده استراتژیک از این جریان زباله فراوان می تواند مکمل تلاش های دیگر از دست دادن کربن، تبدیل یک مشکل دفع گران قیمت به یک منبع ارزشمند در مبارزه با تغییرات آب و هوا.