Czy filtracja membranowa może wspomóc odzyskiwanie surowców z osadów ściekowych?

Jest to jedno z pytań, którym zajmie się trzyletni projekt badawczo-rozwojowy, finansowany przez Duńską Agencję Ochrony Środowiska w ramach programu MUDP, w kontekście odzyskiwania surowców z osadów ściekowych. Prace te stanowią część projektu EXTRACT, który koncentruje się na pozyskiwaniu biopolimerów do wykorzystania w systemach recyklingu o obiegu zamkniętym.

Projekt, uruchomiony w lutym 2026 roku, ma na celu ocenę możliwości odzyskiwania naturalnie występujących biopolimerów, a konkretnie substancji polimerowych pozakomórkowych (EPS), wytwarzanych przez mikroorganizmy w osadzie ściekowym. Poprzez izolację i odzyskiwanie tych związków naukowcy zamierzają ocenić ich przydatność jako materiałów o wysokiej wartości, które mogłyby zastąpić spoiwa polimerowe pozyskiwane obecnie z ropy naftowej lub produktów ubocznych przemysłu petrochemicznego.

Sam sukces techniczny to za mało. Rozwiązania muszą być również opłacalne z punktu widzenia ochrony środowiska, eksploatacji i aspektów komercyjnych” – mówi Emmanuel Joncquez, inżynier procesowy w firmie Alfa Laval, specjalizujący się w rozwiązaniach do oczyszczania ścieków i reprezentujący firmę w projekcie EXTRACT.

Zauważa on, że wybór zaawansowanych systemów oczyszczania wymaga kompleksowej oceny parametrów technicznych w połączeniu z czynnikami ekonomicznymi i środowiskowymi. W związku z tym w badaniach przyjęto holistyczne podejście w celu wyłonienia najbardziej odpowiednich dostępnych technologii.

Ograniczanie emisji poprzez wykorzystanie zasobów

W Danii oczyszczalnie ścieków wytwarzają rocznie około 140 000 ton osadu ściekowego. Materiał ten jest zazwyczaj poddawany fermentacji beztlenowej w celu uzyskania biogazu, wykorzystywany na gruntach rolnych lub spalany. Te sposoby postępowania wiążą się zarówno z emisjami gazów cieplarnianych, jak i kosztami ekonomicznymi, co stanowi główny czynnik motywujący do poszukiwania bardziej zrównoważonych i opłacalnych alternatyw.

Wstępne szacunki wskazują, że pozyskiwanie cennych zasobów z osadów ściekowych, takich jak biopolimery, mogłoby zmniejszyć objętość osadu resztkowego nawet o 15–25% bez uszczerbku dla produkcji biogazu. W przypadku wdrożenia tego podejścia w odniesieniu do całkowitej produkcji osadu w Danii, mogłoby to potencjalnie przynieść roczną redukcję emisji dwutlenku węgla nawet o 20 000 ton.

W projekcie uczestniczą partnerzy przemysłowi, w tym CRH Products i Munck Asfalt, jako użytkownicy końcowi reprezentujący sektory betonu i asfaltu. Branże te od dawna opierają się na polimerach pochodzenia kopalnego, a włączenie biopolimerów pochodzących z osadów ściekowych mogłoby przyczynić się do zmniejszenia ich śladu węglowego. Alfa Laval wnosi wkład w projekt EXTRACT jako wyłączny dostawca technologii.

„Testowanie i demonstrowanie naszej technologii oraz wiedzy specjalistycznej pomoże w uzyskaniu wartości z tego, co dotychczas postrzegano jako kosztowny odpad” – dodaje Joncquez.

Projekt, realizowany we współpracy z Uniwersytetem w Aarhus i przedsiębiorstwem wodociągowym Aarhus Vand, rozpocznie się od badań laboratoryjnych na uniwersytecie, po których nastąpią próby w skali pilotażowej w zakładzie Alfa Laval Nakskov w celu oceny wydajności procesu w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. Jeśli wyniki będą pozytywne, projekt przejdzie następnie do testów pilotażowych na miejscu w oczyszczalni ścieków Marselisborg, gdzie zostanie oceniona możliwość zastosowania rozwiązania na pełną skalę.

Jaka jest rola filtracji membranowej?

Filtracja membranowa jest badana jako kluczowa technologia wspomagająca zarówno w ekstrakcji, jak i dalszym przetwarzaniu biopolimerów. Potencjalne zastosowania obejmują oczyszczanie wody oraz wykorzystanie odzyskanych biopolimerów jako flokulantów w procesach oczyszczania ścieków.

W ramach tego procesu będziemy wykorzystywać ekstrakcję z osadu czynnego oraz szereg technologii, w tym różne metody separacji mechanicznej w połączeniu z obróbką termiczną i systemami membranowymi służącymi do końcowego oczyszczania” – wyjaśnia Joncquez.

Technologie filtracji membranowej, powszechnie dzielone na mikrofiltrację (MF), ultrafiltrację (UF), nanofiltrację (NF) i odwróconą osmozę (RO), umożliwiają stopniowe usuwanie cząstek stałych i substancji rozpuszczonych. Mikrofiltracja i ultrafiltracja są szeroko stosowane jako etapy oczyszczania końcowego w celu poprawy jakości ścieków, zwłaszcza w przypadkach, gdy oczyszczone ścieki są ponownie wykorzystywane do nawadniania lub w zastosowaniach przemysłowych. Służą one również jako etapy wstępnego oczyszczania w systemach odwróconej osmozy stosowanych w oczyszczaniu ścieków i odsalaniu wody morskiej.

Chociaż filtracja membranowa często kojarzy się z dezynfekcją, może ona również przyczyniać się do ekstrakcji składników odżywczych, co dodatkowo wzmacnia rolę membran w zaawansowanych systemach oczyszczania ścieków i odzyskiwania zasobów.

W ramach trzyletniego projektu początkowe działania skupią się na ocenie, czy stężenia mikrozanieczyszczeń w odzyskanych biopolimerach pozostają w dopuszczalnych granicach określonych przepisami. Jeśli podejście to okaże się wykonalne na dużą skalę, może ono wspierać rozwój bardziej zrównoważonych ścieżek produkcji polimerów, a firma Alfa Laval zajmie pozycję dostawcy zintegrowanych rozwiązań technologicznych.