エネルギー生成のための石炭燃焼は、産業革命の開始以来、伝統的に環境汚染と関連付けられてきました。現代の発電所での石炭燃焼に由来する廃棄物の流れ (排煙脱硫、FGD) は、特に化学元素が豊富です [1]。生物学的および環境に優しいアプローチを使用して、FGD をクリーンアップし、パイプの終わりに資源と利益を生み出すことができます [2]。
石炭は「汚れた」燃料と見なされていますが、豊富でエネルギー密度が高いため、今日ではエネルギーを生成するために広く使用されています。石炭が燃焼されると、発電所の重要なコンポーネントは煙道ガスの浄化に専念します。飛灰はフィルターバッグまたは電気集塵機 (ESP) を使用して分離され、NOx などのガス状汚染物質は分離されます。 と SO2 選択触媒還元 (SCR) および排煙脱硫 (FGD) システムをそれぞれ使用して除去されます。いいえx （窒素酸化物）はスモッグと酸性雨の形成に関与しています。 SO2 (二酸化硫黄) は有毒ガスであり、酸性雨の正味の原因です。
窒素酸化物の除去には、尿素またはアンモニアがよく使用されます。一方、二酸化硫黄の除去では、石灰/石灰石のスラリーが煙道ガスに噴霧されます。スラリーからのカルシウムは SO2 と反応します。 石膏 (CaSO4 ）、市場性のある製品に加えて、カドミウム、水銀、ニッケル、セレン、亜鉛などの化学元素が豊富な水流（FGD）。これらのうち、セレン (Se) は、環境、特に水生生態系 (魚と鳥) にとって強力な毒物として知られています。 Se 中毒の注目すべき例は、米国とカナダ全体で文書化されており、魚や水鳥の個体数全体が実質的に崩壊しました.
しかし、私たちは今日、廃棄物を人間活動の望ましくない産物ではなく、潜在的な資源と見なす傾向があります.このアプローチは、サーキュラー エコノミーと呼ばれる新しい戦略に該当します。 . 線形経済とは異なります 循環経済は、生産サイクルの最後に発生する廃棄物を処分する時代遅れの生産モードに基づく戦略であり、使用された原材料とエネルギーの一部を回収して再利用しようとします[2]。
これらの FGD の流れから資源をクリーンアップして回収する非常に興味深い方法は、微生物の代謝によるものです。 1980 年代の終わりに、科学者たちは、細菌がセレンを呼吸することによって ATP の形で細胞エネルギーを生成するために使用する新しい戦略を解明しました。このプロセスは、私たち人間が酸素を呼吸する方法に似ていますが、セレン呼吸は、酸素の少ない大気中のバクテリアが使用する古代の戦略であるように思われます.
幸いなことに、この発見は、この方法でセレンを代謝できる微生物を接種したバイオリアクターを使用する場合に、実用的な用途があることが示されました。このアプローチはバイオレメディエーションとして知られています というのは、生物学的実体、この場合はバクテリアが廃棄物を浄化するために使用されるからです。この話をさらに興味深いものにしているのは、この代謝能力を利用することの潜在的な利点です.バクテリアによるセレンの代謝により、ナノ粒子が生成され、廃水に有機物が追加的に投入されると、バイオガスも生成されます。バイオリアクターに播種された微生物群集に存在する特殊なメタン生成微生物は、有機物をメタンに変換する役割を果たします。
Selenium は業界で広く使用されており、家庭用アプリケーションで多数の用途があります。太陽電池は、光を電流に効率的に変換するためにセレンを必要とし、ガラス産業はセレンを赤色顔料として使用し、特定の種類の鋼でさえ、その組成にこの元素を含んでいます.家庭では、セレンはふけ防止シャンプーや栄養補助食品に含まれていることがよくあります.
これらすべてが、セレンを私たちの社会にとって貴重な資源にし、FGD 排出物からのセレンの回収と再利用を保証します。 FGD から生成されるもう 1 つの資源であるバイオガス (メタンと他のガスの混合物) は、エネルギーを生成するために燃焼され、石炭や石油などの有限の化石燃料とは異なり、再生可能な燃料と見なされます。全体として、バイオレメディエーションのアプローチを適用することで、セレン汚染の負荷を利益に変えることができ、さらにクリーンな廃水を環境に排出することで生態系サービスを提供できます。
これらの調査結果は、最近 Fuel 誌に掲載された「排煙脱硫排水:未開発のセレン資源」というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua の Patricia Cordoba 博士、Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IDAEA-CSIC) (スペイン、バルセロナ) と、Polytechnic University of Bucharest (ルーマニア) の Lucian Staicu 博士によって実施されました。
参考文献:
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