Le présent et l’avenir de la production d’hydrogène à partir des eaux usées

Le présent et l’avenir de la production d’hydrogène à partir des eaux usées

Énergie hydrogène est une partie importante du futur système énergétique national et une orientation de développement clé pour les industries émergentes stratégiques, et le développement d'une technologie de production d'hydrogène verte et respectueuse de l'environnement est un soutien important pour la construction du futur système énergétique national de l'hydrogène et la réalisation de l'objectif de « double -carbone". Cependant, la technologie actuelle d’énergie renouvelable de production d’hydrogène à partir d’eau électrolysée a des exigences très élevées en matière de qualité de l’eau, consomme une grande quantité d’eau propre et présente le problème du déséquilibre « ressource-énergie ». La préparation d'hydrogène vert à partir des eaux usées peut résoudre simultanément les deux problèmes majeurs du traitement des eaux usées et de la consommation d'eau douce pour la production d'hydrogène, ce qui constitue une stratégie idéale pour atteindre la neutralité carbone dans le traitement des eaux usées.

Technologie de production d’hydrogène des eaux usées

Les sources courantes d'eaux usées comprennent la fonderie d'acier, la fabrication du papier, les mines, la pétrochimie, la brasserie, la transformation des aliments, le cuir et les produits laitiers, etc. Les eaux usées de différentes industries ont des propriétés différentes. Ces industries nécessitent de nombreux traitements pour répondre aux normes de rejet avant que les eaux usées ne soient rejetées en toute sécurité dans l'environnement. Les systèmes traditionnels de traitement des eaux usées se concentrent sur la séparation ou l’élimination des polluants, mais ces méthodes consomment généralement davantage d’énergie et de ressources en eau douce. Environ 380 milliards de m3 d'eaux usées sont générés chaque année grâce au traitement des eaux usées dans le monde, et ce chiffre devrait encore augmenter de 51 % d'ici 2050. En outre, les eaux usées contiennent généralement des matières organiques, des minéraux rares, des acides, des alcalis et des sels à haute valeur ajoutée. potentiel et les processus actuels manquent de mesures efficaces de réutilisation et de recyclage.

Par conséquent, combiner la technologie de production d'hydrogène avec l'industrie du traitement des eaux usées peut promouvoir le développement de l'industrie de l'eau dans une direction plus durable et plus respectueuse de l'environnement, ce qui peut non seulement améliorer les avantages de l'industrie de l'énergie hydrogène, mais également atteindre une consommation d'eaux usées proche de zéro. traitement et mise en décharge quasi nulle des déchets. Différents procédés de production d'hydrogène sont nécessaires en fonction des différentes propriétés des eaux usées. Par exemple, les eaux usées des mines, de l'industrie sidérurgique et de l'industrie du cuir proviennent principalement du traitement des métaux. Elles contiennent donc généralement des ions de métaux lourds tels que le zinc, le cuivre, le mercure, le cadmium, ont une conductivité élevée et contiennent des produits chimiques tels que le cyanure qui peuvent migrer des métaux lourds. métaux. Cela fait de la technologie d’électrolyse de l’eau le meilleur choix pour traiter ces eaux usées.

Pour les industries de la fabrication du papier, de la brasserie, de la transformation alimentaire et des produits laitiers, leurs eaux usées sont riches en matières organiques, telles que les solides dissous (TDS), la technologie de production d'hydrogène par biodégradation est donc plus applicable. Grâce à la fermentation microbienne, ces substances organiques peuvent être efficacement converties en hydrogène. Les eaux usées de l’industrie pétrochimique contiennent généralement des polluants tels que de l’huile, de la graisse, du plomb et des hydrocarbures. La matière organique alcane à chaîne courte rend la technologie de réaction photocatalytique plus adaptée à la production d’hydrogène. De plus, les eaux usées des industries pharmaceutique, des teintures et du textile ont généralement une demande chimique en oxygène (DCO) élevée et un rapport DCO/demande biologique en oxygène (DBO) élevé. Les antibiotiques et les composants chimiques organiques complexes présents dans les eaux usées augmentent également la difficulté du traitement. Pour ces eaux usées complexes, il faudra peut-être développer des procédés de production d’hydrogène plus avancés, tels que l’utilisation de matériaux piézoélectriques, pour faire face à leur environnement chimique complexe.

Par conséquent, la complexité et la diversité du traitement des différents types d’eaux usées nécessitent une approche de traitement globale et une conception d’usine complexe pour garantir l’élimination efficace des divers polluants et réaliser la réutilisation de l’eau.