Forskningstema:
Gjenvinning av karbon, nitrogen og fosfor ved renseanlegg
En renseprosess som gjenvinner karbon, nitrogen og fosfor ved renseanlegg for avløpsvann
Rensing av kommunalt avløpsvann anslås å stå for rundt 1 % av verdens elektrisitetsforbruk. Lufting tar mye av energien, og nitrogenfjerning gir også N₂O. En oppskalert Bloomo har som mål å erstatte en del av rensekostnaden med ressursgjenvinning gjennom fire lag: lavere lufting, CO₂-opptak, gjenvinning av nitrogen og fosfor og reduksjon av N₂O. Bruk på kommunalt avløpsvann er foreløpig i en fase med forskning og validering i liten skala.
Bakgrunn, produkt og utsikter
Bakgrunn
Rensing av kommunalt avløpsvann anslås å stå for rundt 1 % av verdens elektrisitetsforbruk. Ved rensing med aktivt slam tar lufting 50–60 % av energien, og nitrogenfjerning gir N₂O, med et GWP (globalt oppvarmingspotensial) på 273.
Produkt
Bloomo for Sewage utvikles for å passe inn i eksisterende renseprosesser. Det kombinerer oksygentilførsel gjennom fotosyntese, CO₂-opptak og assimilasjon av NH₄⁺ til aminosyrer, med over 90 % fjerning av både nitrogen og fosfor som mål (ennå ikke validert).
Utsikter
Vi starter med felles forskning sammen med avløpsmyndigheter og driftsselskaper i Japan, og vurderer teknologien som et supplement til eksisterende rensing, med utgangspunkt i at utslippskravene overholdes. Vi undersøker også hvordan CO₂-opptaket kan vises som miljøverdi.
Brukere og produkt
USER
Kommuner og infrastrukturselskaper
- Høyt energiforbruk i avløpsrensing
- Krav om å kvantifisere og redusere utslipp av N₂O og CH₄
- Gjenvinning av nitrogen og fosfor som ressurser
- Lavere karbonutslipp når eldre anlegg fornyes
PRODUCT
Bloomo for Sewage
En integrert algeprosess utformet for å passe inn i eksisterende anlegg (forskningsfase)
- Fotosyntese som delvis erstatter luftingsenergi
- Opptak av CO₂ fra røykgass
- Nitrogen gjenvunnet ved assimilasjon av NH₄⁺ til aminosyrer
- Redusert N₂O ved tilsetning av biokull (under vurdering)
Kjerneteknologi og egenskaper
Lavere luftingsenergi
Fotosyntetisk oksygen erstatter delvis O₂ som tilføres de aerobe bakteriene (nettoenergibalansen, inkludert blanding og høsting, vurderes i demonstrasjonsfasen)
CO₂-opptak
Bruker CO₂ fra røykgass fra industri. Omtrent 1,83 t CO₂ per tonn biomasse er det teoretiske opptaket, ikke en nettoreduksjon
Gjenvinning av N og P
NH₄⁺ assimileres til aminosyrer og protein. Studier med PBR+MPBR rapporterer fjerning på over 90 %
Redusert N₂O
Studier rapporterer lavere N₂O-utslipp fra mikrobiell denitrifikasjon når biokull tilsettes (under vurdering hos Novelgen)
Avløpsrensing: fra rensekostnad til ressursgjenvinning
Avløpsrensing er uunnværlig infrastruktur for folkehelsen, men anslås å stå for rundt 1 % av verdens elektrisitetsforbruk[1]. Ved rensing med aktivt slam tar lufting 50–60 % av energien[2], og nitrogenfjerning gir N₂O (GWP 273)[3][4]. Her skisserer vi et prosesskonsept, basert på en oppskalert Bloomo, som tar sikte på å erstatte en del av rensekostnaden med ressursgjenvinning (forskningsfase).
PROBLEMStrukturelle problemer ved konvensjonell avløpsrensing
Høyt energiforbruk og CO₂-utslipp
Lufting tar 50–60 % av strømforbruket ved rensing med aktivt slam. Avløpsrensing står globalt for rundt 1 % av elektrisitetsforbruket og ventes å vokse med 20 % innen 2030.
Referanser: [2][5]
N₂O-utslipp
Ufullstendig nitrifikasjon og denitrifikasjon gir N₂O som biprodukt. N₂O er en ekstremt kraftig klimagass med et GWP på 273 over 100 år, og utslippsfaktoren varierer mye mellom anlegg.
Referanser: [3][4][6]
Gjenvinning av nitrogen og fosfor
Nitrifikasjon og denitrifikasjon slipper mesteparten av nitrogenet ut i atmosfæren som N₂. Arbeidet med å gjenvinne fosfor fra slam er allerede i gang. Gjenvinning med alger undersøkes som et supplement til eksisterende gjenvinning fra slam.
Referanser: [7]
SOLUTIONEt konsept med fire lag basert på Bloomo
Reduksjon av luftingsenergi
Fotosyntetisk oksygen erstatter delvis oksygenet som tilføres de aerobe bakteriene. Fjerning av nitrogen, fosfor og KOF (COD) er rapportert i systemer der alger dyrkes sammen med aktivt slam. Oksygen fra fotosyntesen dannes imidlertid bare i dagslys, og nettoenergibalansen, inkludert blanding og høsting, vurderes i demonstrasjonsfasen.
Referanser: [8]
CO₂-opptak
Mikroalger tar opp CO₂ i biomassen gjennom fotosyntese. Forutsatt at karbon utgjør 50 % av tørrvekten, er det teoretiske opptaket omtrent 1,83 t CO₂ per tonn biomasse (et bruttotall, ikke en nettoreduksjon). CO₂ i høy konsentrasjon kan tilføres fra røykgass, og noen studier bruker røykgass som inneholder NOx/SOx, men virkningene av det må også vurderes.
Referanser: [9]
Gjenvinning av nitrogen og fosfor
NH₄⁺ assimileres av algene til aminosyrer og protein. Studier som kombinerer en PBR med membranseparasjon (MPBR) og lignende oppsett har rapportert fjerning på over 90 % for nitrogen og fosfor. Vi tar sikte på å gjenvinne mesteparten av nitrogenet som biomasse, men nitrogenbalansen, inkludert N₂O som algene selv produserer og ammoniakkavgassing, skal bekreftes i demonstrasjonsfasen. Biomasse fra kommunalt avløpsvann er ikke tenkt brukt til fôr. Vi regner med bruk til gjødsel, biokull og lignende (forutsatt analyser, blant annet av tungmetaller og patogener, og at relevante lover overholdes).
Referanser: [10][11][14]
Utnyttelse av den gjenvunne biomassenReduksjon av N₂O-utslipp
Lavere N₂O-utslipp er rapportert i kunstige våtmarker med tilsatt biokull. Vi undersøker hvordan biokull laget av biomassen som Bloomo gjenvinner, kan føres tilbake til renseanlegget (effekten er ikke validert).
Referanser: [12][13]
System architecture comparison
BENCHMARKYtelsesindikatorer (mål, under validering)
| Parameter | Konvensjonell prosess | Integrert Bloomo (mål) |
|---|---|---|
| Nitrogenfjerning | Avhenger av renseprosessen | > 90 % (mål) |
| Fosforfjerning | Avhenger av renseprosessen | > 90 % (mål) |
| Andel av energien som går til lufting | 50–60 % av totalen | Delvis erstattet av fotosyntese (netto vurderes) |
| Utslippsfaktor for N₂O | 1,01 % kg N₂O-N/kg TN (median) | Tar sikte på reduksjon (inkludert N₂O fra alger) |
Merk: Kolonnen for integrert Bloomo viser mål som ennå ikke er validert (kildene er studiene målene bygger på). Bruk på kommunalt avløpsvann er i en fase med forskning og validering i liten skala, og det finnes ingen dokumentert erfaring fra implementering i stor skala.
BUSINESSSlik kan det tilbys (konsept)
Bloomo for Sewage er tenkt tilbudt gjennom samarbeid og lisensiering med infrastrukturselskaper og kommuner. Konkrete vilkår drøftes innenfor rammen av felles forskning.
- ▸ Teknologipakken Algal Bloom Capture (stammebibliotek, dyrkingsprotokoller, know-how innen KI-styring)
- ▸ Bloomo Cloud Service (fjernovervåking og optimalisering)
- ▸ Samarbeidsmodeller med partnerselskaper (infrastrukturselskaper, kommuner)
ROADMAPUtviklingsplan
- 1.Demonstrasjon i akvakultur: bekrefte ytelsen til enhetene og dyrkingsstyringen gjennom Bloomo for akvakulturaktører og anlegg for yngelproduksjon
- 2.Validering med industrielt og kommunalt avløpsvann (nåværende fase): bruk på kommunalt avløpsvann er i en fase med forskning og validering i liten skala. Etter demonstrasjon med reelt avløpsvann tar vi sikte på et nivå som egner seg for ordinær drift
- 3.Innføring: tilbud gjennom lisenser eller som tjeneste, bekreftelse av samsvar med japanske utslippskrav og vurdering av hvordan miljøverdien kan beregnes
Referanser
- Maktabifard M., et al. Achieving energy neutrality in wastewater treatment plants. Rev. Environ. Sci. Bio/Technol., 2018, 17, 655–689. DOI →
- Pathways to a net-zero-carbon water sector through energy-extracting wastewater technologies. npj Clean Water, 2022, 5, 49. DOI →
- Kampschreur M.J., Temmink H., Kleerebezem R., Jetten M.S.M., van Loosdrecht M.C.M. Nitrous oxide emission during wastewater treatment. Water Research, 2009, 43(17), 4093–4103. DOI →
- Stylianou M., et al. Factors Affecting N₂O Emissions from Activated Sludge WWTP — A Review. Resources, 2023, 12(10), 114. DOI →
- Mizuta K., Shimada M. Benchmarking energy consumption in municipal WWTPs in Japan. Water Science and Technology, 2010, 62(10), 2256–2262. DOI →
- Song C., et al. Oversimplification and misestimation of nitrous oxide emissions from WWTPs. Nature Sustainability, 2024, 7, 1348–1358. DOI →
- Mayer B.K., et al. Total Value of Phosphorus Recovery. Environ. Sci. Technol., 2016, 50(13), 6606–6620. DOI →
- Abdelfattah A., et al. Microalgae-based wastewater treatment: Mechanisms, challenges, recent advances, and future prospects. Environmental Science and Ecotechnology, 2022, 13, 100205. DOI →
- Cheah W.Y., Show P.L., Chang J.-S., Ling T.C., Juan J.C. Biosequestration of atmospheric CO₂ and flue gas-containing CO₂ by microalgae. Bioresource Technology, 2015, 184, 190–201. DOI →
- Goh P.S., et al. Microalgae-Enabled Wastewater Remediation and Nutrient Recovery through Membrane Photobioreactors: Recent Achievements and Future Perspective. Membranes, 2022, 12(11), 1094. DOI →
- Bezerra S.S., Fontana L., Arantes C.C., de Jesus T.A. Phosphorus removal from wastewater by microalgal cultivation in photobioreactors: a systematic literature review and multivariate analysis. Environ. Monit. Assess., 2025, 197(11), 1182. DOI →
- Huang L., Xiong H., Jiang C., He J., Lyu W., Chen Y. Pathways and biological mechanisms of N₂O emission reduction by adding biochar in the constructed wetland based on ¹⁵N stable isotope tracing. J. Environ. Manage., 2023, 342, 118359. DOI →
- Zhang Y., Zhang Z., Chen Y. Biochar Mitigates N₂O Emission of Microbial Denitrification. Environ. Sci. Technol., 2021, 55(12), 8068–8078. DOI →
- Plouviez M., et al. The biosynthesis of nitrous oxide in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. The Plant Journal, 2017, 91(1), 45–56. DOI →
Snakk med oss om å forbedre renseprosessen
Ta kontakt om pilotdemonstrasjon eller felles forskning. Detaljert materiale er tilgjengelig etter at en taushetsavtale (NDA) er inngått.
Ta kontakt →