都大設計實時厭氧消化活性監測裝置 提高廚餘分解效率並產生更多可再生能源

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都大設計實時厭氧消化活性監測裝置 提高廚餘分解效率並產生更多可再生能源

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隨著本港環保意識日漸提高,公眾對食物浪費情況愈來愈關注,因而產生對廚餘回收、循環再用的需求。大量廚餘若未能適當處理,則對環境造成污染。廚餘與污泥透過「共厭氧消化」可產生沼氣,惟需密切監察消化過程中的生物活性,確保產生生物氣的同時,「厭氧消化」亦能順利進行。香港都會大學(都大)科技學院設計「微流控監測裝置」,能實時監測「厭氧消化」的活性,了解廚餘對污泥「厭氧消化」的影響,從而提高垃圾分解效率,並產生可再生能源,實踐轉廢為能。

根據環保署的資料,香港現時大部分廚餘會連同其他都市固體廢物一起被棄置於堆填區。而在2020年,香港每日約有10,809公噸都市固體廢物被棄置於堆填區,廚餘佔當中約三成。政府早前推行「廚餘、污泥共厭氧消化」試驗計劃,把廚餘與處理污水時產生的污泥一併進行「厭氧消化」,即於缺氧情況下以微生物消化及分解垃圾,這技術已成功應用於海外不同國家,能有效處理廚餘和污泥,在減少垃圾量的同時,亦會產生生物氣,可用作製造電能和熱能,再轉化為電力使用。

都大科技學院助理教授陳鍵林博士於2021年獲環境及自然保育基金資助,推展有關廚餘處理的研究。過程中,他發現如大量加入廚餘於「厭氧消化」系統中,將可能改變系統的酸鹼值,導致系統內的微生物群落失調,難以對垃圾進行有效消化分解,影響垃圾處理成效。

有見及此,陳教授的團隊利用「微流控」技術設計「微流控監測裝置(microfluidics monitoring device)」,即一種配備微小管道的纖細芯片。只要於「厭氧消化」過程進行前擷取微量廚餘與污泥,芯片裝置即會利用內置的特殊化學染劑對「厭氧消化」中的微生物活性產生螢光反應,透過觀察螢光反應的強弱變化,能即時分析廚餘、污泥「共厭氧消化」的活性,實時了解微生物分解垃圾的成效。

相對現時需要在實驗室進行檢測,利用「微流控監測裝置(microfluidics monitoring device)」能實時分析污泥與廚餘的比例對「厭氧消化」活性的影響,從而更快捷省時地監察垃圾分解。

經過反覆測試,研究團隊發現當污泥與廚餘達到一定比例時,廚餘能最有效協助污泥進行「厭氧消化」,達致最佳的垃圾處理效果。對比單獨對污泥進行「厭氧消化」,加入廚餘與污泥共同「厭氧消化」能釋出更多沼氣,加以回收及轉化便能製造更多電力。

陳教授認為,此項研究有助提高廚餘處理的穩定性和產生可再生能源的效率。他指:「研究結果反映微流控技術在實時監測厭氧消化過程的應用潛力,例如本研究的廚餘、污泥『共厭氧消化』的生物活性監測,能更有效善用廚餘實踐轉廢為能。我們期望能把研究結果投入社區應用,並把『微流控』技術延伸至多個化驗領域,為垃圾處理和環境保護作出貢獻。」


都大科技學院助理教授陳鍵林博士及團隊設計「微流控監測裝置」,能實時監測「厭氧消化」的活性,了解廚餘對污泥「厭氧消化」的影響。

隨著本港環保意識日漸提高,公眾對食物浪費情況愈來愈關注,因而產生對廚餘回收、循環再用的需求。大量廚餘若未能適當處理,則對環境造成污染。廚餘與污泥透過「共厭氧消化」可產生沼氣,惟需密切監察消化過程中的生物活性,確保產生生物氣的同時,「厭氧消化」亦能順利進行。香港都會大學(都大)科技學院設計「微流控監測裝置」,能實時監測「厭氧消化」的活性,了解廚餘對污泥「厭氧消化」的影響,從而提高垃圾分解效率,並產生可再生能源,實踐轉廢為能。

根據環保署的資料,香港現時大部分廚餘會連同其他都市固體廢物一起被棄置於堆填區。而在2020年,香港每日約有10,809公噸都市固體廢物被棄置於堆填區,廚餘佔當中約三成。政府早前推行「廚餘、污泥共厭氧消化」試驗計劃,把廚餘與處理污水時產生的污泥一併進行「厭氧消化」,即於缺氧情況下以微生物消化及分解垃圾,這技術已成功應用於海外不同國家,能有效處理廚餘和污泥,在減少垃圾量的同時,亦會產生生物氣,可用作製造電能和熱能,再轉化為電力使用。

都大科技學院助理教授陳鍵林博士於2021年獲環境及自然保育基金資助,推展有關廚餘處理的研究。過程中,他發現如大量加入廚餘於「厭氧消化」系統中,將可能改變系統的酸鹼值,導致系統內的微生物群落失調,難以對垃圾進行有效消化分解,影響垃圾處理成效。

有見及此,陳教授的團隊利用「微流控」技術設計「微流控監測裝置(microfluidics monitoring device)」,即一種配備微小管道的纖細芯片。只要於「厭氧消化」過程進行前擷取微量廚餘與污泥,芯片裝置即會利用內置的特殊化學染劑對「厭氧消化」中的微生物活性產生螢光反應,透過觀察螢光反應的強弱變化,能即時分析廚餘、污泥「共厭氧消化」的活性,實時了解微生物分解垃圾的成效。

相對現時需要在實驗室進行檢測,利用「微流控監測裝置(microfluidics monitoring device)」能實時分析污泥與廚餘的比例對「厭氧消化」活性的影響,從而更快捷省時地監察垃圾分解。

經過反覆測試,研究團隊發現當污泥與廚餘達到一定比例時,廚餘能最有效協助污泥進行「厭氧消化」,達致最佳的垃圾處理效果。對比單獨對污泥進行「厭氧消化」,加入廚餘與污泥共同「厭氧消化」能釋出更多沼氣,加以回收及轉化便能製造更多電力。

陳教授認為,此項研究有助提高廚餘處理的穩定性和產生可再生能源的效率。他指:「研究結果反映微流控技術在實時監測厭氧消化過程的應用潛力,例如本研究的廚餘、污泥『共厭氧消化』的生物活性監測,能更有效善用廚餘實踐轉廢為能。我們期望能把研究結果投入社區應用,並把『微流控』技術延伸至多個化驗領域,為垃圾處理和環境保護作出貢獻。」

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