Pre-treatment of secondary sludge for enhanced biogas production: a process integration approach
Thermische hydrolysevoorbehandeling (THP) om meer energie te winnen uit afvalwater
Het omzetten van afval in energie wordt vaak gepresenteerd als een belangrijke oplossing voor duurzaamheid. In afvalwaterzuivering blijft het beheer van slib -het belangrijkste bijproduct- echter energie-intensief, kostbaar en een aanzienlijke bron van emissies.
In dit proefschrift analyseert Sergio Rossano Becerril hoe thermische hydrolysevoorbehandeling (THP) slib-naar-energiesystemen kan verbeteren wanneer deze vanuit een systeemperspectief worden geëvalueerd. THP gebruikt warmte en druk om slib af te breken vóór anaerobe vergisting, waardoor de biologische afbreekbaarheid toeneemt. Waar THP doorgaans vooral wordt bestudeerd in termen van biogasproductie, onderzoekt dit werk hoe de effecten zich door de gehele behandelingsketen verspreiden.
Experimentele resultaten tonen aan dat THP de structuur en stromingseigenschappen van slib aanzienlijk verandert, wat leidt tot verbeterde afbreekbaarheid en efficiënter verpompen, mengen en ontwateren. Rossano Becerril heeft deze veranderingen geïntegreerd in massa- en energiebalansen, levenscyclusanalyse en economische evaluatie om de systeemprestaties te beoordelen.
De resultaten laten zowel voordelen als afwegingen zien. THP verhoogde de netto-energieopbrengst met tot 43% en verlaagde het operationele energieverbruik in meerdere processtappen, wat bijdraagt aan lagere operationele kosten en hogere opbrengsten uit energieterugwinning. Daarnaast werden aanzienlijke verbeteringen waargenomen in verschillende milieueffectcategorieën, waaronder fossiel grondstoffengebruik, luchtverontreiniging en zoetwater-eutrofiëring. Tegelijkertijd beperkten een hogere warmtevraag en methaanverliezen de klimaatvoordelen, wat laat zien dat meer energieproductie niet automatisch leidt tot lagere broeikasgasemissies.
Door experimentele data te koppelen aan systeembrede modellering verduidelijkt Rossano Becerril in zijn proefschrift de rol van slib-naar-energiesystemen in de energietransitie en identificeert het belangrijke aangrijpingspunten, met name methaanemissies en warmte-integratie, om ontwerp-, operationele en beleidsbeslissingen te ondersteunen.
Sergio Rossano Becerril voerde zijn onderzoek uit bij het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG), met financiering van CONACYT Mexico.