太陽能驅動的汙水汙泥轉化：綠色能源與營養蛋白的新突破

新加坡南洋理工大學（NTU）的研究團隊開發了一項革命性的太陽能技術，能夠將汙水處理過程中產生的汙泥轉化為綠色氫氣和單細胞蛋白。這項技術不僅有助於減少廢物和碳排放，還能提升資源回收效率，為全球面臨的廢物管理和可持續資源生成兩大挑戰提供了創新解決方案。

根據聯合國的資料，到2050年，全球城市人口預計將增加25億。隨著城市化程序的加速和工業擴張，汙水汙泥的產量將大幅增加。然而，由於汙泥中含有重金屬、病原體和其他汙染物，其處理過程極為複雜且具有挑戰性。目前，常見的處理方式如焚燒或填埋，不僅耗時且能源效率低下，還會對環境造成汙染。

為瞭解決這一難題，NTU的研究團隊開發了一種三階段的太陽能處理流程，結合了機械、化學和生物技術。這項技術不僅比傳統的厭氧消化法更高效，還能回收更多的資源，完全去除重金屬汙染物，並具有更小的環境足跡和更好的經濟可行性。

該技術的首席研究員、NTU機械與航空工程學院的李宏副教授表示：「我們的方法將廢物轉化為有價值的資源，減少環境破壞的同時，創造可再生能源和可持續食物。這體現了迴圈經濟的理念，並為更綠色的未來做出貢獻。」

另一位共同首席研究員、NTU土木與環境工程學院的周燕教授補充道：「我們的太陽能處理流程展示瞭如何同時應對多項挑戰，將難以處理的廢物轉化為清潔能源和營養蛋白。透過整合機械、化學和生物方法，我們成功解決了汙染和資源短缺問題，為汙水管理提供了一種新的可持續策略。」

該技術的流程首先透過機械方式分解汙水汙泥，隨後進行化學處理，將有害重金屬與有機物分離。接著，利用太陽能驅動的電化學過程，將有機物轉化為醋酸和氫氣等有價值的產品。最後，透過光活化細菌將營養物質轉化為適合動物飼料的單細胞蛋白。

實驗室測試顯示，這項新方法能夠回收91.4%的汙泥有機碳，並將63%的有機碳轉化為單細胞蛋白，且不產生有害副產品。相比之下，傳統的厭氧消化法通常只能回收和轉化約50%的有機物。此外，這項太陽能技術的能源效率達到10%，每小時可產生多達13升的氫氣，比傳統的氫氣生成方法節能約10%。

與傳統方法相比，NTU的技術減少了99.5%的碳排放和99.3%的能源消耗，並完全去除了汙泥中的有害重金屬，使其成為一種環保的選擇。然而，研究團隊也指出，這項技術仍需要進一步研究以確定其是否能夠大規模應用，特別是在電化學過程的成本和複雜系統設計方面仍存在挑戰。

這項研究的第一作者、NTU機械與航空工程學院的研究員趙虎博士表示：「我們希望這項技術能夠展示可持續管理廢物的可行性，並改變人們對汙水汙泥的看法——從廢物轉變為支援清潔能源和可持續食物生產的寶貴資源。」

這項研究成果已發表於《自然·水》期刊，為未來的汙水處理和資源回收提供了新的方向。