Kamu Hizmetlerinin Azot Oksit Emisyonlarını Azaltmaya Neden Öncelik Vermesi Gerekiyor?
Azot oksit (N2O), atık su arıtımından kaynaklanan sera gazı emisyonlarına önemli bir yük getirebilir, ancak su sektörünün bu emisyonları izleme, kontrol etme ve raporlamaya yönelik çözümleri uygulama konusunda hâlâ kat etmesi gereken uzun bir yol var. Kamu hizmetleri N2O emisyonlarını yönetmeye başlamak için şimdi hangi adımları atabilir ve gelecekte ne gibi çözümler bekleyebilir? Xylem uzmanı Dr. Oliver Puckering açıklıyor.
Xylem'in 2023 yılında 100 kamu kuruluşu ile yaptığı bir anket, %75'inin 2040 yılına kadar sera gazı emisyonlarını azaltmayı planladığını ve birçoğunun daha enerji verimli teknolojiler kurarak ve operasyonları optimize etmek için dijital çözümler kullanarak emisyonları zaten azalttığını ortaya koydu. Önemli etkilerine rağmen, kamu hizmetleri, metan ve azot oksit gibi proses emisyonlarını eylem önceliklerinde son sıraya yakın bir yere koymuştur.
Kamu hizmetlerinin neden azot oksit emisyonlarını azaltmaya öncelik vermesi gerektiğini ve nasıl harekete geçileceğini anlamak için Making Waves, Xylem Innovation Labs'de Partnership Accelerator programı lideri Dr. Oliver Puckering ile konuştu.
Atık su arıtma tesislerinin azot oksit emisyonlarını azaltmak için adımlar atması neden önemlidir?
Dr. Oliver Puckering: Azot oksit, karbondioksitten 300 kat daha yüksek bir küresel ısınma potansiyeline sahiptir. Birçok kamu kuruluşu net sıfır hedeflerine imza attığından, azot oksit emisyonlarının azaltılması bu hedeflere ulaşmada önemli bir rol oynayacaktır.
Azot oksit, atık su tesislerinde amonyağı gidermek ve alıcı suları zararlı azot yüklerinden korumak için kullanılan nitrifikasyon ve denitrifikasyon süreçleri sırasında üretilir. Optimal olmayan proses operasyonları daha yüksek seviyelerde azot oksit üretebilir, bu da daha sonra sıvıdan sıyrılır ve üfleyiciler aracılığıyla havayla birlikte atmosfere salınır.
Xylem'in araştırması, N2O emisyonlarının proses ve elektrik karışımına bağlı olarak bir arıtma tesisinin toplam emisyonlarının %25-75'ini oluşturabileceğini gösterirken, diğer N2O emisyon çalışmaları N2O emisyonlarının toplam emisyonların %60-80'ine ulaştığını göstermiştir. N2O emisyonları sürekli olarak dalgalanır - mevsimsel modellerden ve arıtma tesislerindeki sıcaklık, azot yükleri ve havalandırma talebi modelleri gibi faktörlerden etkilenir.
Atıksu arıtma tesislerindeki azot oksit emisyonlarının daha iyi anlaşılması, kamu hizmetlerinin sera gazı emisyon hedeflerine ulaşması ve toplam su sektörü emisyonları için sağlam bir temel oluşturması için gerekli olacaktır.
N2O emisyonlarını ölçmek için şu anda hangi teknoloji mevcut?
Dr. Oliver Puckering: Amonyak, çözünmüş oksijen ve askıda katı madde gibi standart proses değişkenlerini ölçen teknolojilerle karşılaştırıldığında, azot oksit için güvenilir ölçüm çözümleri henüz emekleme aşamasındadır. Ancak yönetmelikler daha sıkı hale geldikçe, önemli bir teknolojik gelişme görmeyi bekliyoruz. N2O emisyonları için bazıları doğrudan ölçüm kullanan, bazıları ise N2O üretimini ve salımını tahmin etmek için modellemeye dayanan bir dizi izleme çözümü halihazırda ortaya çıkmıştır.
N2O'yu sıvı, gaz veya her iki fazda da doğrudan ölçebilen sensörler mevcuttur. Bu sensörler belirtilen aralıklarında güvenilir ölçümler sunarken, birden fazla arıtma tesisinde büyük ölçekli uygulamalar, bir zorluk olmaya devam etmektedir. Bununla birlikte, aktif çamur havuzları gibi arıtma tesislerinin belirli yerlerinde N2O ölçmek için yıllık çalışmalar yürütmenin faydalı oldukları kanıtlanmıştır.
N2O emisyonlarının modellenmesinin doğrudan ölçümlerden farkı nedir?
Dr. Oliver Puckering: Ampirik ve risk temelli modeller; çözünmüş oksijen, nitrit, nitrat ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği gibi parametreleri içerir. Bu modeller N2O emisyonlarının kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlar, uygulama kolaylıkları ve ölçeklenebilirlikleri nedeniyle caziptir. Doğrulama ve onaylama ile ilgili zorluklarla karşılaşsalar da, dünya çapındaki kamu hizmetleri bu modelleri tanıtım projelerinde giderek daha fazla benimsemekte ve doğrulama sürecini hızlandırmaktadır.
İster doğrudan ölçüm, ister modelleme yoluyla olsun, N2O emisyonlarının gerçek zamanlı izlenmesi, bilinçli azaltma stratejileri için çok önemlidir.
Örneğin, makine öğrenimli karar destek sistemleri, oksijen kontrolü ve aktif çamurun geri dönüşü dahil olmak üzere operasyonel koşulları optimize etmek için N2O izleme verilerini kullanabilir. Bu, N2O üretimini ve dolayısıyla nitrifikasyon ve denitrifikasyon süreçleri sırasında gaz sıyırma yoluyla emisyon riskini en aza indirirken arıtma gereksinimlerini de karşılar.
N2O üretimini önlemek için hangi yeni yöntemler kullanılabilir?
Dr. Oliver Puckering: Azaltma çözümleri N2O emisyonlarını azaltabilirken, biyolojik arıtma proseslerine özgü olan N2O oluşumunu tamamen ortadan kaldıramayabileceğini anlamak önemlidir. Alternatif arıtma teknolojilerinin ve metodolojilerinin belirlenmesi, kamu hizmetlerinin aktif çamur proseslerinden kademeli olarak uzaklaşarak kaynak geri kazanımına yönelmesi için kilit önem taşımaktadır.
Birçok kamu kuruluşu, N2O üreten yolları ortadan kaldırmak için fiziksel, kimyasal veya geliştirilmiş doğal (alg arıtma gibi) alternatif geri kazanım süreçlerini uygulamaya koymuştur. En verimli ve etkili arıtma sürecini üretmek için kamu hizmetleri, herkese uyan tek bir yaklaşım benimsemek yerine, seçeneklerini sahaya özgü ihtiyaçlara göre değerlendirmelidir.
Kamu kuruluşlarının N2O emisyonlarını tahmin etmelerine yardımcı olacak hangi kılavuzlar mevcuttur?
Dr. Oliver Puckering: 2019'da Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC), N2O emisyonlarının tahmini için kademeli bir yaklaşım içeren kılavuzlar yayımladı. Bu kılavuzlar, N2O emisyonları konusunda farkındalık yaratmak için iyi bir başlangıç noktası olabilir, ancak genellikle gerçek emisyonları hafife alır ve azaltma çabalarını tam olarak planlamayı zorlaştırır.
Kamu hizmet kuruluşlarının gerçek azot oksit emisyonlarını değerlendirmeye ve azaltmaya başlamak için bugün atabilecekleri birkaç adım vardır.
Kamu kuruluşları, en karmaşık havalandırma modellerine sahip en büyük arıtma tesislerine odaklanarak, birleşik enerji ve emisyon denetimleri ile birlikte stratejik bir yaklaşım benimsemelidir. Bu, kamu kuruluşlarının hedeflenen eylemleri uygulamaya başlamasını sağlayacak ve daha sonra arıtma tesisi portföyleri genelinde daha geniş iyileştirme programları için temel oluşturacaktır.
Xylem Innovation Labs azot oksit izleme ve kontrolüne yönelik çözümler geliştirmek için nasıl çalışıyor?
Dr. Oliver Puckering: Xylem Innovation Labs, yenilikçi su çözümlerini pazara daha hızlı sunmak için Partnership Accelerator programımız aracılığıyla start-up'larla birlikte çalışıyor. Bu yıllık program, net sıfır ve sürdürülebilirlik temel odak noktası olmak üzere, müşteri ve küresel su zorlukları yelpazesindeki teknolojileri belirlememize, etkileşime girmemize ve değerlendirmemize yardımcı oluyor.
Azot oksit emisyonlarının ele alınması, öncül ve doğrudan azot oksit izleme, modelleme ve dijital ikizler ile faydalı madde geri kazanımı için yeni arıtma seçenekleri de dahil olmak üzere bu çalışmanın önemli bir ayağını oluşturmaktadır.
Partnership Accelerator Programı'nın 2022'de başlamasından bu yana 35 şirketi programa dahil ettik. Emisyon azaltımının farklı yönleriyle bağlantılı üç program katılımcısı örnek olarak verilebilir:
Gross Wen Technologies, faydalı maddeleri yakalamak ve geri kazanmak için bir alg arıtma süreci geliştirdi.
Aquamonitrix, öncül birikimine bakmak için bir nitrit ve nitrat sensörü sunuyor.
Cobalt Water Global, azot oksit üretimi ve emisyonuna ilişkin proses riskini değerlendiren bir yazılım sunuyor.
