Metan z odpadu by se neměl plýtvat ukazuje ekosystém skládek

Každý rok lidé na celém světě vyprodukují miliardy tun pevného odpadu. Zhruba 70 % tohoto odpadu končí na skládkách, kde se pomalu rozkládá. Přesto to, co se může zdát jako inertní nahromadění neužitečných trosek, je ve skutečnosti složitý ekosystém, který se hemží mikrobiální aktivitou. Rozsáhlá společenství mikroorganismů se živí odpadem a přeměňují ho na vedlejší produkty, především oxid uhličitý (CO 2) a metan. Studii zveřejnil server phys.org.

Zatímco většina skládkového metanu je zachycena a spálena, vědci doufají, že místo toho využijí tento zdroj, který lze přeměnit na paliva, elektřinu nebo použít k vytápění domů.

V nové studii publikované v časopise Applied and Environmental Microbiology hlavní autor Mark Reynolds spolu se svými kolegy z Arizona State University a Industrial zkoumají tato mikrobiální společenství kvetoucí ve výluhu, kapalině prosakující pevným odpadem na skládce. Zjistili, že složení a chování specifických mikrobů nalezených na suchých skládkách, jako jsou ty v Arizoně, se liší od podobných komunit ve více subtropických nebo mírných klimatech. Mikrobiální složení se také liší v závislosti na stáří ložisek skládky.

Projekt byl proveden na skládce Salt River Landfill ve Scottsdale, poblíž kampusu Tempe v ASU. Zařízení denně přijímá asi 1600 tun tuhého komunálního odpadu.

Pevný odpad: Porucha

Studie zkoumá mikrobiální složení ve výluhu na úrovni ekosystému. Různorodé podmínky prostředí zřejmě ovlivňují mikrobiální niky, které jsou rozděleny na 143 akrů skládky.

„Skládku považuji za velký uhlíkový bufet pro tyto mikroorganismy,“ říká Reynolds, výzkumník z Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology. „Náš odpad je většinou těžký papír a je opravdu bohatý na celulózu a hemicelulózu. Ty jsou snadno rozložitelné za anaerobních (bezkyslíkových) podmínek.“

Zachycování a používání plynů produkovaných na skládkách může pomoci snížit nebezpečí spojená s emisemi ze skládek a zabránit metanu v úniku do atmosféry. Kromě toho mohou energetické projekty spojené se zachycováním a zpracováním skládkového plynu vytvářet příjmy a vytvářet pracovní místa v komunitě.

Vědci doufají, že lepším pochopením chování těchto mikroorganismů produkujících metan zlepší zachycování tohoto životně důležitého zdroje a možná omezí únik metanu a CO 2, dvou silných skleníkových plynů a hlavních přispěvatelů ke změně klimatu, do atmosféry.

„Ponoříme se do ekologické teorie, abychom se pokusili dostat ke zdroji toho, co by mohlo řídit organizační vzorce organismů produkujících metan,“ říká Reynolds. Mnohostranná analýza studie ukazuje, že teplota a rozpuštěné pevné látky jsou dva klíčové parametry, které řídí jejich množství a diverzifikaci. To je dobrá zpráva, protože tato data jsou běžně zachycována na skládkách běžně na měsíční bázi a mohou poskytnout přesnou diagnostiku – výmluvné ukazatele obecných trendů v celkové produkci metanu.

Od odpadu po palivo

Skládky tuhého komunálního odpadu představovaly v roce 2019 více než 15 % emisí metanu, což představuje třetí největší zdroj globálních emisí metanu. Jak studie poznamenává, emise metanu ze skládek dosahují ekvivalentu miliardy tun CO 2, což jsou zhruba emise skleníkových plynů, které vyprodukuje téměř 22 milionů aut, která za rok jezdí.

Obvykle je většina metanu uvolněného mikroorganismy na skládce zachycena jako bioplyn a následně spálena a přeměněna na CO 2. Přestože tato metoda omezuje klimaticky škodlivé účinky samotného metanu, jde o krátkodobé a nedostatečné řešení problému emisí skleníkových plynů ze skládek.

Kromě nepříznivého vlivu na klima představuje ztracený metan promarněnou příležitost získat tento cenný zdroj. Studie odhaduje, že k takovému zachycení a zpracování by byla vhodná přibližně jedna pětina národních skládek, pokud se podaří překonat ekonomické a jiné překážky.

V současné době mikroorganismy degradující tuhý komunální odpad produkují skládkový plyn sestávající zhruba z 50 % metanu a 50 % CO 2 . Vědci doufají, že díky pochopení jemného fungování těchto mikroorganismů – zejména metanogenních Archaea, které jsou skutečnými tažnými koňmi v cyklu produkce metanu – zvýší produkci metanu.

Zvýšený metan lze sklízet a používat k výrobě elektřiny, uhlíkově neutrálních paliv nebo k vytápění domácností. Druhá možnost je obzvláště atraktivní, protože by nebylo nutné žádné další zpracování metanu. Alternativně by modifikace mikrobiálních společenstev mohla být potenciálně použita k omezení produkce metanu, kde je žádoucí zmírnění.

Na lovu Archaea

Skládky poskytují ideální prostředí pro podrobné studium Archaea, které je notoricky náročné na kultivaci v laboratoři. Zhruba 80 % rozmanitosti archaea zůstává z velké části neprozkoumané. „Naše laboratoře se o metanogeny opravdu zajímají, protože stejný metabolismus, který uplatňují v mokřadech, což z nich činí nejvyšší zdroj metanu, nebo místo toho v lidském gastrointestinálním traktu, se uplatňují na skládkách,“ říká Reynolds.

Vzhledem k tomu, že metanogeny jsou primitivní, jednobuněčné organismy, mohou stejně tak využívat rostlinnou nebo potravinářskou hmotu nebo papírové produkty. Zatímco studie zjistila podobné koncentrace metanu na jejich vyprahlé skládce ve srovnání s jinými skládkami, různé komunity metanogenů dělají těžkou práci. Studie ukazuje, že mikrobiální chování je také závislé na stáří uloženého pevného odpadu. Mladší odpad má vyšší teplotu než starší odpad a rozkládá se podle různých režimů. Bylo také prokázáno, že suchost v průběhu času značně ovlivňuje rozklad pevného odpadu.

„Dochází k restrukturalizaci nebo reorganizaci těchto suchých klimatických mikrobů na skládkách,“ říká Reynolds. Budoucí výzkumy budou zaměřeny na objasnění rozdílů v těchto komunitách ve srovnání s jejich mírnými a vlhkými protějšky.

Další výzkum bude podrobněji zkoumat mikrobiální společenstva skládek a také využití biostimulantů nebo jiných technik, které by mohly být použity k úpravě produkce metanu.

Zdroj: phys.org

0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Upozornit na
0 Komentáře
Inline Feedbacks
View all comments
0
Budeme rádi za vaše názory, prosím komentujte.x