Pemurnian air di pabrik pengolahan air limbah perkotaan modern melibatkan menghilangkan bahan kimia yang tidak diinginkan, padatan tersuspensi dan gas dari air yang terkontaminasi. arhendrix / Shutterstock.com
Tim saya telah menemukan kegunaan lain untuk oven microwave yang akan mengejutkan Anda.
Biosolids - terutama bakteri mati - dari limbah pabrik biasanya dibuang ke tempat pembuangan sampah. Namun, mereka kaya akan nutrisi dan berpotensi digunakan sebagai pupuk. Tetapi petani tidak bisa hanya mengganti pupuk normal yang mereka gunakan di tanah pertanian dengan biosolids ini. Alasannya adalah bahwa mereka sering terkontaminasi dengan logam berat beracun seperti arsenik, timbal, merkuri dan kadmium dari industri. Tetapi membuangnya di tempat pembuangan sampah adalah menyia-nyiakan sumber daya berharga. Jadi, apa solusinya?
Saya seorang insinyur lingkungan dan seorang ahli dalam pengolahan air limbah. Rekan-rekan saya dan saya telah menemukan cara untuk mengobati biosolids ini dan menghilangkan logam berat sehingga mereka dapat digunakan dengan aman sebagai pupuk.
Cara pengolahan tanaman membersihkan air limbah
Air limbah mengandung limbah organik seperti protein, karbohidrat, lemak, minyak dan urea, yang berasal dari makanan dan limbah manusia yang kita siram di wastafel dapur dan toilet. Di dalam pabrik pengolahan, bakteri membusuk bahan organik ini, membersihkan air yang kemudian dibuang ke sungai, danau atau lautan.
Bakteri tidak melakukan pekerjaan untuk apa-apa. Mereka mendapat manfaat dari proses ini dengan berkembang biak saat mereka memakan kotoran manusia. Setelah air dikeluarkan dari limbah, yang tersisa adalah benjolan padat bakteri yang disebut biosolid.
Ini diperumit oleh fakta bahwa pabrik pengolahan air limbah tidak hanya menerima air limbah perumahan tetapi juga air limbah industri, termasuk cairan yang merembes dari limbah padat di tempat pembuangan sampah - yang disebut lindi - yang terkontaminasi dengan logam beracun termasuk arsenik, timah, merkuri, dan kadmium. Selama proses pengolahan air limbah, logam berat tertarik ke bakteri dan menumpuk di permukaannya.
Jika petani menerapkan biosolid pada tahap ini, logam-logam ini akan terpisah dari biosolid dan mengkontaminasi tanaman untuk konsumsi manusia. Tetapi menghilangkan logam berat tidak mudah karena ikatan kimia antara logam berat dan biosolid sangat kuat.
Gang Chen membuat gelombang mikro beberapa biosolid, memisahkan bahan organik dari logam beracun. Gang Chen / Sekolah Tinggi Teknik FAMU-FSU, CC BY-SA
Limbah microwave melepaskan logam berat
Secara konvensional, logam ini dihilangkan dari biosolid menggunakan metode kimia yang melibatkan asam, tetapi ini mahal dan menghasilkan limbah yang lebih berbahaya. Ini telah dipraktikkan dalam skala kecil di beberapa bidang pertanian.
Setelah perhitungan yang hati-hati dari kebutuhan energi untuk melepaskan logam berat dari bakteri yang menempel, saya mencari-cari semua sumber energi yang mungkin dapat menyediakan cukup banyak untuk memutus ikatan tetapi tidak terlalu banyak untuk menghancurkan nutrisi dalam biosolids. Saat itulah saya kebetulan melihat oven microwave di dapur rumah saya dan mulai bertanya-tanya apakah microwave adalah solusinya.
Saya dan tim saya menguji apakah microwave dengan biosolid akan memutus ikatan antara logam berat dan sel bakteri. Kami menemukan itu efisien dan ramah lingkungan. Pekerjaannya telah diterbitkan dalam Journal of Cleaner Production. Konsep ini dapat disesuaikan dengan skala industri dengan menggunakan gelombang elektromagnetik untuk menghasilkan gelombang mikro.
Ini adalah solusi yang harus bermanfaat bagi banyak orang. Misalnya, manajer pabrik pengolahan air limbah berpotensi mendapatkan pendapatan dengan menjual biosolids alih-alih membayar biaya pembuangan untuk material yang akan dibuang ke tempat pembuangan sampah.
Biosolid setelah pengumpulan dari fasilitas pengolahan limbah. Gang Chen / Sekolah Tinggi Teknik FAMU-FSU, CC BY-SA
Ini adalah strategi yang lebih baik bagi lingkungan karena ketika biosolid disimpan di landfill, logam berat meresap ke dalam lindi TPA, yang kemudian diolah di pabrik pengolahan air limbah. Logam-logam berat dengan demikian bergerak antara pabrik pengolahan air limbah dan tempat pembuangan sampah dalam satu putaran tanpa akhir. Penelitian ini memutus siklus ini dengan memisahkan logam berat dari biosolids dan memulihkannya. Petani juga akan mendapat manfaat dari pupuk organik murah yang bisa menggantikan yang sintetis kimia, melestarikan sumber daya berharga dan melindungi ekosistem.
Apakah ini akhirnya? Belum. Sejauh ini kami hanya dapat menghilangkan 50% logam berat tetapi kami berharap dapat mengubahnya menjadi 80% dengan desain eksperimental yang ditingkatkan. Tim saya saat ini sedang melakukan percobaan laboratorium dan lapangan kecil untuk mengeksplorasi apakah strategi baru kami akan bekerja dalam skala besar.
Satu pelajaran yang ingin saya bagikan dengan semua orang: Taat. Untuk masalah apa pun, solusinya mungkin hanya di sekitar Anda, di rumah Anda, kantor Anda, bahkan di peralatan yang Anda gunakan.
tentang Penulis
Gang Chen, Profesor Teknik Sipil & Lingkungan, Sekolah Tinggi Teknik FAMU-FSU
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
books_science
