Xử lý ni tơ trong nước thải sẽ làm sạch không khí

Các nhà máy xử lý nước thải đã sử dụng các vi khuẩn chuyển đổi các hóa chất thành các dạng ít độc hại hơn, chẳng hạn như nitrat để hạn chế phát thải các dạng ni tơ gây thiệt hại lớn cho môi trường. Nhưng do qui trình này không loại bỏ nitơ trong nước, nên vi khuẩn trong môi trường có thể tiêu thụ nitơ và sản sinh ra N₂O. Theo đánh giá của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu, về lâu dài, N₂O gây tác động nóng lên toàn cầu mạnh hơn gấp 300 lần so với CO₂.

Một phương pháp xử lý nước gọi là khử nitơ có thể loại bỏ khả năng nước thải hình thành N₂O bằng cách sử dụng nhiều vi khuẩn khác nhau để chuyển đổi nitrat thành khí N₂ trơ. Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy không thực hiện qui trình này vì chỉ có một số bang yêu cầu và vì còn liên quan đến việc xây dựng cơ sở hạ tầng.

James Wang, hiện công tác tại Cục Hải dương học và Khí quyển quốc gia, Hoa Kỳ và các cộng sự đã đánh giá tiềm năng giảm phát thải N₂O từ quá trình khử nitơ cũng như chi phí cho các nhà máy xử lý thực hiện qui trình này. Họ đã sử dụng mô hình về phát thải N₂O của Cơ quan Bảo vệ môi trường để tính lượng khí thải ra dựa vào lượng ni tơ chảy vào và chảy ra từ một nhà máy xử lý nước thải. Sử dụng dữ liệu từ các nghiên cứu trước về dòng nitơ trong các nhà máy ở Hoa Kỳ và đánh giá sự thay đổi của các dữ liệu đó nhờ qui trình khử ni tơ, các nhà nghiên cứu đã đưa ra kết luận, biện pháp xử lý này có thể giảm phát thải N₂O ở mức 48.000 tấn/năm.

Sau đó, các nhà nghiên cứu còn quan tâm đến mức doanh thu mà các nhà máy xử lý nước thải có thể đạt được nếu họ tham gia vào thị trường giao dịch khí thải. Trong thị trường này, một nhà máy giảm phát thải khí nhà kính có thể bán tín dụng các bon cho các công ty phát thải CO₂ trên mức giới hạn đề ra. Các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều mức cắt giảm N₂O và ước tính giá thị trường cho phát thải CO₂. Kết quả là doanh thu từ giảm phát thải N₂O có thể bù đắp từ 0,2 - 68% chi phí vận hành và bảo dưỡng cho các nhà máy khử ni tơ.

Khử ni tơ cũng có thể giảm hóa đơn năng lượng của nhà máy. Các vi khuẩn giảm nitrat cũng thực hiện hai bước xử lý mà một nhà máy phải hoàn thành trước khi xả nước thải, đó là ôxy hóa chất hữu cơ và tăng độ kiềm của nước. Dựa vào thiết kế của nhà máy và giá điện ở Hoa Kỳ, nhóm nghiên cứu đã tính các khoản tiết kiệm năng lượng từ việc loại bỏ hai bước đó có thể bù đắp khoảng 1-11% chi phí cho một cơ sở khử nitơ.