Strippauksen integroiminen mikrobielektrolyysikennoon ammoniakin talteenottamiseksi

Abstract

Bioelektrokemiallisille systeemeille löytyy erilaisia käyttökohteita, kuten energiantuotanto ja hyödyllisten resurssien talteenottaminen. Orgaanisten yhdisteiden hajoamisessa syntyy energiaa, jota voidaan hyödyntää osana bioelektrokemiallisten systeemien toimintaa tai sitä voidaan ottaa talteen. Jätevedessä olevia resursseja, kuten ammoniumtyppeä, voidaan ottaa talteen esimerkiksi strippaamalla. Tässä katsauksessa keskitytään bioelektrokemiallisista systeemeistä spesifisemmin mikrobielektrolyysikennoon, joka tarvitsee ulkoisen energianlähteen toimiakseen.

Mikrobielektrolyysikenno koostuu kahdesta kammiosta ja se kykenee hapettamaan esimerkiksi jätevedessä olevia orgaanisia yhdisteitä anodilla elektrokemiallisesti aktiivisten mikro-organismien toimesta. Anodilla syntyvät elektronit johdetaan ulkoista energianlähdettä hyödyntäen katodille, jossa ne anaerobisissa olosuhteissa yhdistyvät anodilla tuotettuihin protoneihin tuottaen vetykaasua.

Tämän lisäksi tässä työssä tarkastellaan ammoniakin strippauksen hyödyntämistä mikrobielektrolyysikennossa. Jätevedessä sijaitsevan ammoniakin talteenottaminen mikrobielektrolyysikennoilla ei nykyisillä menetelmillä ole hyötysuhteeltaan optimaalista ja täten on tärkeää löytää vielä tehokkaampia tapoja tämän toteuttamiseen. Eräs tutkittu menetelmä ammoniakin poistamiseen jätevedestä on strippaaminen, jossa ilma- tai höyryvirran avulla eristetään nestefaasista yhdisteitä hyvällä hyötysuhteella. Tämä prosessi vaatii kuitenkin paljon energiaa verrattuna nykyisiin menetelmiin. Kun pohditaan strippauksen soveltuvuutta ja kannattavuutta ammoniakin talteenottamiseksi mikrobielektrolyysikennossa, tulee ottaa huomioon mikrobielektrolyysikennon käyttökohteeseen ja toteutukseen liittyviä tekijöitä, kuten muut potentiaalisesti arvokkaat talteenottavat yhdisteet ja toteutuksen koko. Tämän lisäksi tulee huomioida parantuneen ammoniakin saannin arvo suhteessa lisääntyneeseen energiankulutukseen