Het omzetten van poep in warmte en elektriciteit biedt een prikkelende propositie: meer afval staat gelijk aan meer schone stroom.
In de zomer van 2020, toen bosbranden over meer dan een miljoen hectare in Oregon brandden, begonnen werknemers van de waterzuiveringsinstallatie van Clackamas County elkaar te bellen.
Vanuit hun huizen konden ze zien dat de torens van vlammen de afvalwaterzuiveringsinstallatie naderden. De macht faalde overal in de staat.
Als de faciliteit stroom verliest, kan deze de Willamette-rivier overspoelen met onbehandeld afval, wat onnoemelijke milieuschade veroorzaakt.
Uiteindelijk bleef de faciliteit ingeschakeld en werd de Willamette gespaard. Maar met bosbranden en extreem weer die steeds vaker voorkomen, onderstreepte het incident hoe het genereren en opslaan van hernieuwbare energie ter plaatse veerkracht in het systeem kon inbouwen.
“Het is extreem energieverslindend om afvalwater te behandelen”, zegt Dave Moldal, programmamanager bij Energy Trust of Oregon.
Naarmate de regio in bevolking groeit, hoe meer energie de afvalwaterinstallatie nodig heeft. Maar wat als toenemende hoeveelheden afvalwater zouden kunnen verschaffen de zuiveringsinstallatie met meer energie in plaats van deze te verbruiken? Dat is precies wat er de afgelopen zeven maanden is gebeurd in clackamas County’s Tri-City Water Resource Recovery Facility.
Sinds augustus 2021 pompt de fabriek hernieuwbare energie uit methaan, een natuurlijk bijproduct van menselijk afval dat uiteenvalt in een zuurstofvrije omgeving.
Nu is deze lus van groene energie een krachtig voorbeeld van hoe afval iets kan worden waar we van profiteren in plaats van hulpbronnen te verspillen.
Door menselijk afval om te zetten in stroom, hebben afvalwaterzuiveringsinstallaties het potentieel om energiegeneratoren te worden in plaats van consumenten, terwijl ze schoon water creëren dat wordt teruggebracht naar het lokale ecosysteem.
Een zeer hernieuwbare hulpbron
Wanneer afvalwater aankomt bij de zuiveringsinstallatie van Clackamas Water Environment Services, bevat het vrijwel wat je zou verwachten – menselijk afval, papier, voedsel, zeep, zand – plus een willekeurig assortiment items die mensen per ongeluk doorspoelen of in afvoeren laten vallen, zoals een miniatuur Stormtrooper-helm, een Pee-wee Herman-pop en een rubberen olifant, die allemaal trots te zien zijn in de faciliteit.
Maar de mensen die hier werken, beschouwen dit niet als een loutere afvalverwerkingsinstallatie. In plaats daarvan zien ze het als een plek waar schoon water en kunstmest voor non-food gewassen wordt geproduceerd. En nu hebben ze een derde item toegevoegd aan de lijst met nuttige bronnen die ze produceren: groene energie.
Wanneer afvalwater aankomt, moet het eerst in de faciliteit worden gepompt. Vijf motoren, elk met 100 tot 200 pk, zijn nodig om de stroom op te tillen in de machines die het zullen behandelen. “Dat is een enorme energieverbruiker daar”, legt operations supervisor Darren Eki uit.
Zodra het water is opgepompt, worden schermen gebruikt om de grootste vaste stoffen, zoals papier en vodden, eruit te halen. “Het kan klompen en schade veroorzaken – allerlei slechte dingen”, zegt operations manager Greg Eyerly.
“Ze verstoppen onze pompen en kosten miljoenen dollars per jaar voor gemeenten. Dat gaat dus allemaal naar stortplaatsen. Dit is in wezen het enige afvalproduct dat we hebben.”
Vervolgens wordt gruis verwijderd, waaronder asfalt, kalksteen en beton, evenals eierschalen, koffiedik, zaden, botfragmenten en andere organische voedselafvaldeeltjes.
Tot nu toe heeft het water vrij snel bewogen omdat rommel en gruis worden weggefilterd. Nu vertraagt het door openluchtkanalen waar de resterende vaste stoffen naar de bodem zakken. Ongeveer 40 procent van het afval wordt hier gefilterd in dit natuurlijke proces.
Dan is het de beurt aan bacteriën om het werk te doen. In de menselijke maag helpen microben om voedsel af te breken. Waterzuiveringsinstallaties zoals die van Clackamas County gebruiken een vergelijkbaar proces.
Het duurt echter lang om de juiste soort microben te laten groeien, dus als een behandelingsfaciliteit helemaal opnieuw begint, kunnen ze wat bacteriën van een andere plant lenen om hun eigen te kickstarten, niet zoals een vriend je hun zuurdesemstarter kan lenen.
Zodra die microben werken, wordt het actief slib genoemd en het is een belangrijke speler in het reinigen van water. “We repliceren wat er in de natuur gebeurt, maar we doen het in een kwestie van uren, in plaats van dagen of weken,” zegt Eyerly.
“Deze biologische behandeling, die had niemand voor 1972”, legt capital program manager Lynne Chicoine uit. Dat is toen de Clean Water Act werd aangenomen, waardoor afvalwaterzuiveringsinstallaties beter werk moesten leveren bij het reinigen van het water dat ze in nabijgelegen rivieren hebben geloosd.
De federale overheid financierde ongeveer 50 jaar geleden retrofits in veel van die faciliteiten, waaronder deze. “En nu moeten veel van hen worden uitgebreid of geüpgraded”, zegt Chicoine. Die behoefte aan uitbreiding maakt deel uit van wat de aanleiding was voor de nieuwste upgrades van de fabriek.
Terwijl schoon water in de ene richting naar desinfectie gaat, en uiteindelijk de rivier, gaat de resterende biomassa in een andere, naar een van de drie anaerobe vergisters, waarvan de nieuwste een tank van 1,3 miljoen gallon is die werkt als een kolossale metalen maag.
Binnenin breken natuurlijk voorkomende micro-organismen organisch materiaal verder af in een zuurstofvrije omgeving die de geconcentreerde productie van methaan mogelijk maakt.
Het methaan stijgt naar de bovenkant van de vergister en wordt overgebracht naar een nieuwe 600 kW lean-burn warmtekrachtkoppelingsmotor, die het omzet in warmte en elektriciteit.
De warmtekrachtkoppelingsmotor creëert warmte voor vijf van de gebouwen op het terrein en naar schatting 4.324 megawatt elektriciteit, goed voor ongeveer de helft van het energieverbruik van de faciliteit.
Chicoine schat dat ze in het eerste jaar $ 319.000 op elektriciteit en $ 99.500 op warmte zullen besparen – besparingen die alleen maar zullen toenemen met steeds grotere hoeveelheden afvalwater.
“Naarmate onze bevolking groeit,” zegt ze, “wordt verwacht dat de gemiddelde jaarlijkse besparingen ongeveer $ 619.000 aan vermogen en $ 191.000 aan warmte zullen bedragen gedurende de levensduur van de motor.”
De vaste stoffen die uit dit proces bezinken, gaan ook niet verloren. Ze worden verwijderd om voedselrijke meststof te maken, die wordt geleverd aan boeren in Oost-Oregon die het gebruiken op hun niet-voedingsgewassen.
Voorafgaand aan deze upgrade van het warmtekrachtkoppelingssysteem stootte het waterbehandelingsproces nog steeds methaan uit, maar het werd gewoon verbrand – natuurlijke energie gecreëerd en onmiddellijk verloren.
Over het algemeen kostte het ongeveer $ 35 miljoen om het warmtekrachtkoppelingssysteem toe te voegen, een uitgave die niet financieel haalbaar (of politiek aantrekkelijk) is voor alle steden.
Maar Eyerly herinnert zich het beheer van een behandelingsfaciliteit in Iowa, waar overtollig methaan werd verbrand in fakkels. “Mensen reden voorbij en zagen die fakkels, en ze vroegen me: ‘Wat is dat?'” En hij zei tegen hen: “Dat is zonde van het geld.”
Energy Trust of Oregon heeft ongeveer $ 2 miljoen bijgedragen aan de kosten van het project. “Ze hoefden dit warmtekrachtkoppelingssysteem niet te installeren”, zegt Moldal over de mensen die beslissingen nemen bij Water Environment Services.
Maar met bosbranden die een groeiende bedreiging vormen voor de stroomvoorziening van het gebied, kan de potentiële energie-onafhankelijkheid die het systeem creëert steeds kritischer worden. De site is nog niet ingericht om zelfstandig op biogas te draaien, maar Moldal ziet een toekomst voor zich waarin dit het geval is.
Door gebruik te maken van de natuurlijke productie van methaan, kunnen afvalwaterzuiveringsinstallaties een van de ergste versnellers van de opwarming van de aarde – methaanemissies – veranderen in hernieuwbare energie die de lokale afhankelijkheid van fossiele brandstoffen vermindert.
Warmtekrachtkoppelingssystemen zoals die van Clackamas County zijn nog niet alledaags, maar ze groeien in populariteit in de Verenigde Staten, China, Brazilië, Argentinië en Noorwegen.
“Daar zit een mensenelement in”, zegt Moldal. “Als het niet voor de mensen hier was , moesten ze dit verkopen aan hun lokale functionarissen. En gelukkig zeiden ze ja.”
Dit verhaal is onderdeel van de SoJo Exchange van de Oplossingen Journalistiek Netwerk, een non-profitorganisatie die zich toelegt op rigoureuze rapportage over reacties op sociale problemen. Het werd oorspronkelijk gepubliceerd door Redenen om vrolijk te zijn — een van onze favorieten goed nieuws bronnen.
