A Gunya Innovation kutatás-fejlesztési tevékenységének középpontjában az energia-visszanyerésen alapuló, önfenntartó víz- és szennyvíztisztítási rendszerek fejlesztése áll. Célunk olyan új generációs technológiai megoldások létrehozása, amelyekben a víz- és szennyvízkezelés nem kizárólag energiafogyasztó folyamatként jelenik meg, hanem a kezelt közegben jelen lévő kémiai és ionos potenciál részleges visszanyerésével maga is hozzájárulhat saját energiaigényének fedezéséhez.
Fejlesztéseink mind a kommunális, mind az ipari víz- és szennyvízkezelés területére irányulnak. Olyan integrált technológiai rendszerek kialakításán dolgozunk, amelyek a szennyvízben, technológiai vízben, csurgalékvízben és más iontartalmú közegekben jelen lévő komponenseket nem kizárólag eltávolítandó szennyezőanyagként kezelik, hanem potenciálisan hasznosítható erőforrásként is.
Kutatásaink egyik alapvető célja annak vizsgálata, hogyan lehet a vízben oldott ionokhoz, nitrogénformákhoz, elektrokémiai reakciókhoz és különböző oxidációs-redukciós folyamatokhoz kapcsolódó energiapotenciált egy vízkezelési technológia részeként hasznosítani. A fejlesztési irány ezért egyszerre kapcsolódik a szennyezőanyag-eltávolításhoz, az energia-visszanyeréshez és a kezelés energiaigényének csökkentéséhez.
Mit kutatunk?
Energia-visszanyerés szennyvízből és technológiai vizekből
Vizsgáljuk, hogyan lehet a kommunális és ipari szennyvizekben jelen lévő ionos és kémiai potenciált közvetlenül vagy közvetett elektrokémiai folyamatokon keresztül hasznosítani.
A cél nem egyszerűen villamos energia előállítása, hanem egy olyan technológiai egyensúly kialakítása, amelyben a vízkezelési folyamat során visszanyert energia részben vagy hosszabb távon akár jelentős mértékben hozzájárulhat a tisztítás energiaigényének fedezéséhez.
Ez különösen fontos a szennyvíztisztításban, ahol a levegőztetés, a szivattyúzás, a keverés, az iszapkezelés és az egyéb technológiai műveletek jelentős villamosenergia-fogyasztást jelentenek.
Hosszú távú fejlesztési célunk ezért az, hogy a hagyományosan energiaigényes víz- és szennyvíztisztítás fokozatosan energia-visszanyerő, majd részben vagy teljesen önfenntartó technológiai rendszerré alakulhasson.
Ionos komponensek és elektrokémiai folyamatok hasznosítása
Kutatásainkban kiemelten foglalkozunk a különböző víztípusok ionösszetételével, vezetőképességével, redoxviszonyaival és elektrokémiai tulajdonságaival.
Vizsgáljuk többek között, hogy az egyes ionok koncentrációja, az oldott anyag tartalom, a pH, az oldott oxigén, az áramlási viszonyok és az elektródafelületek kialakítása hogyan befolyásolják az energia-visszanyerés lehetőségeit.
A cél olyan rendszerek fejlesztése, amelyek nem kizárólag egyetlen, előre meghatározott vízösszetételnél működnek, hanem megfelelő technológiai illesztéssel többféle kommunális és ipari vízáramhoz is alkalmazhatók.
Ammónium- és nitrogéntartalmú vizek kezelése
A kutatás-fejlesztés egyik kiemelt területe a magas ammónium- és nitrogéntartalmú szennyvizek kezelése.
A kommunális és ipari szennyvíztisztításban az ammónia és az ammónium eltávolítása hagyományosan jelentős energiaigényű technológiai feladat lehet. Ezért olyan elektrokémiai és energia-visszanyerési megoldásokat vizsgálunk, amelyekben az ammóniumhoz és más nitrogénformákhoz kapcsolódó reakciók nem kizárólag tisztítási folyamatként, hanem az energiagazdálkodás szempontjából is hasznosítható technológiai lépésként jelenhetnek meg.
Kutatásaink célja annak feltárása, hogy a nitrogéntartalmú komponensek átalakítása, eltávolítása vagy visszanyerése hogyan kapcsolható össze az elektrokémiai energiatermeléssel és a szennyvíztisztító rendszerek energiaigényének csökkentésével.
Különösen fontos alkalmazási területet jelenthetnek a magas ammónium-koncentrációjú technológiai vizek, például az iszapkezelésből származó csurgalékvizek, ipari szennyvizek, valamint egyéb koncentrált vízáramok.
Elektrokémiai cellák és elektródarendszerek fejlesztése
A Gunya Innovation kutatásainak fontos része az olyan anód-katód rendszerek, elektródaanyagok, cellageometriák és áramlási struktúrák fejlesztése, amelyek külső villamosenergia-bevitel nélkül vagy minimális segédenergia mellett képesek a vízben rendelkezésre álló elektrokémiai potenciál hasznosítására.
Vizsgáljuk az elektródák anyagát, felületét, geometriai elrendezését, egymástól való távolságát, az áramlási sebességet, az iontranszportot és az elektródák környezetében kialakuló reakciókat.
Kiemelt fejlesztési szempont:
a stabil energia-visszanyerés,
az elektródák hosszú élettartama,
az alacsony karbantartási igény,
az eltömődés és passziváció csökkentése,
a nagy fajlagos aktív felület,
valamint az ipari léptékű gyárthatóság.
Célunk olyan moduláris cellák és rendszerek kialakítása, amelyek a kezelendő vízmennyiséghez és vízminőséghez igazodva egyszerűen méretezhetők és rendszerbe kapcsolhatók.
IMFON-technológia továbbfejlesztése
A kutatás-fejlesztés egyik meghatározó alapja a WO2024184665 nemzetközi szabadalmi bejelentésre épülő IMFON-technológia továbbfejlesztése.
Az IMFON fejlesztési irányának lényege, hogy a folyadékban rendelkezésre álló ionos és elektrokémiai potenciált megfelelően kialakított áramlási és elektródarendszerekkel hasznosítsa.
A jelenlegi kutatási program már nem kizárólag az energiatermelés önálló vizsgálatára koncentrál. A következő fejlesztési szint az IMFON technológia víz- és szennyvíztisztítási folyamatokba történő integrációja, ahol az energia-visszanyerés és a vízminőség javítása ugyanazon technológiai rendszer részeként jelenik meg.
A hosszú távú cél olyan komplex rendszer létrehozása, amely egyszerre képes:
szennyező komponensek eltávolítására vagy átalakítására,
ionos és kémiai energia visszanyerésére,
villamosenergia-termelésre,
a kezelési folyamat energiaigényének csökkentésére,
valamint az üzemeltetés környezeti terhelésének mérséklésére.
Kommunális szennyvíztisztítás
A kommunális szennyvíztisztító telepek világszerte jelentős villamosenergia-fogyasztók.
Fejlesztési célunk, hogy az IMFON és az ahhoz kapcsolódó új elektrokémiai megoldások a meglévő technológiai sorokba is integrálhatók legyenek.
Ez lehetővé teheti, hogy a szennyvíztisztító telepen átáramló víz ne csupán kezelendő közeg legyen, hanem egyben folyamatosan rendelkezésre álló energiaforrásként is szerepet kapjon.
A jövő szennyvíztisztító telepét ezért nem kizárólag tisztítóüzemként képzeljük el, hanem olyan decentralizált energetikai rendszerként is, amely saját működéséhez szükséges energia egy részét maga képes előállítani.
A cél az energiafelhasználás folyamatos csökkentése, majd megfelelő technológiai és hidraulikai körülmények között az energia-semleges vagy energia-pozitív szennyvíztisztítás megközelítése.
Ipari víz- és szennyvízkezelés
Az ipari technológiákból származó vizek sok esetben magasabb ion-, só-, ammónium- vagy egyéb oldottanyag-koncentrációval rendelkeznek, mint a kommunális szennyvizek.
Ez környezetvédelmi szempontból kezelési feladatot jelent, ugyanakkor elektrokémiai szempontból jelentős hasznosítható potenciált is képviselhet.
A Gunya Innovation célja olyan moduláris technológiai rendszerek fejlesztése, amelyek különböző iparágak vízáramaihoz illeszthetők, például:
élelmiszeripari szennyvizekhez,
vegyipari és technológiai vizekhez,
magas sótartalmú ipari vízáramokhoz,
iszapkezelési csurgalékvizekhez,
koncentrált ammóniumtartalmú vizekhez,
valamint egyéb nagy vezetőképességű technológiai közegekhez.
Itt különösen nagy lehetőség rejlik abban, hogy a szennyvízkezelés költsége és a visszanyerhető energia ugyanazon rendszerben optimalizálható.
Mit szeretnénk elérni?
Önfentartó víz- és szennyvíztisztítás
Legfontosabb hosszú távú célunk olyan víz- és szennyvíztisztítási technológiák létrehozása, amelyek saját energiaigényük egyre nagyobb részét a kezelt vízből vagy szennyvízből visszanyert energiából képesek fedezni.
A fejlesztés végső iránya egy olyan technológiai rendszer, amelyben a vízkezelés és az energiatermelés már nem két külön folyamat, hanem egymást támogató, integrált rendszer.
Energiaigény jelentős csökkentése
Nem minden alkalmazásban szükséges azonnal teljes energetikai önellátást elérni.
Már az is jelentős technológiai és gazdasági előrelépés, ha az IMFON és a kapcsolódó energia-visszanyerési megoldások érdemben csökkentik:
a levegőztatás,
a szivattyúzás,
a keverés,
a nitrogéneltávolítás,
valamint az egyéb technológiai műveletek
külső villamosenergia-igényét.
A szennyvíz mint erőforrás
Szemléletünk egyik legfontosabb eleme, hogy a szennyvizet a jövőben ne kizárólag hulladékként vagy kezelendő problémaként értelmezzük.
A szennyvíz vizet, oldott ionokat, nitrogént, szerves és szervetlen vegyületeket, hőenergiát és más potenciálisan visszanyerhető erőforrásokat tartalmaz.
A Gunya Innovation kutatás-fejlesztési programja ennek megfelelően a szennyvíztisztítást erőforrás-visszanyerési folyamattá kívánja továbbfejleszteni.
Moduláris és skálázható rendszerek
A fejlesztett technológiák kialakításánál kiemelt szempont a modularitás.
A cél olyan rendszerek létrehozása, amelyek kisebb technológiai egységektől egészen nagy kommunális vagy ipari létesítményekig skálázhatók.
Ez lehetővé teszi, hogy a technológia ne kizárólag új beruházásoknál, hanem meglévő szennyvíztisztító telepek korszerűsítésénél és energiahatékonysági fejlesztésénél is alkalmazható legyen.
Mit várunk a kutatás-fejlesztéstől?
A Gunya Innovation kutatás-fejlesztési stratégiájának célja nem pusztán egy új energiatermelő eszköz létrehozása.
Egy olyan új technológiai szemlélet kialakításán dolgozunk, amelyben a vízkezelés, a szennyezőanyag-eltávolítás, az energia-visszanyerés és az erőforrás-gazdálkodás egységes rendszert alkot.
Ennek eredményeként a következőket kívánjuk elérni:
Energiahatékonyság:
a víz- és szennyvíztisztítás külső energiaigényének jelentős mérséklése.
Energia-visszanyerés:
a vízben és szennyvízben rendelkezésre álló ionos és kémiai potenciál energetikai hasznosítása.
Önfenntartó működés:
hosszabb távon olyan rendszerek létrehozása, amelyek saját működésük energiaigényének jelentős részét, megfelelő körülmények között akár egészét képesek fedezni.
Hatékony nitrogénkezelés:
az ammónium- és más nitrogénformák eltávolításának összekapcsolása az energia-visszanyerési folyamatokkal.
Alacsonyabb üzemeltetési költség:
a hagyományos vízkezelési rendszerek jelentős energiaköltségének csökkentése.
Fenntartható működés:
a vegyszer-, energia- és erőforrás-felhasználás mérséklése, valamint a környezeti terhelés csökkentése.
Ipari alkalmazhatóság:
olyan robusztus, hosszú élettartamú, könnyen karbantartható technológia kialakítása, amely valós üzemi környezetben is alkalmazható.
Hosszú távú víziónk
A Gunya Innovation jövőképe szerint a víz- és szennyvíztisztítás következő generációja már nem egyszerűen a szennyezőanyagok eltávolításáról fog szólni.
A jövő rendszereinek egyszerre kell tisztítaniuk, energiát visszanyerniük, erőforrásokat hasznosítaniuk és saját energiafelhasználásukat csökkenteniük.
Célunk, hogy a kommunális és ipari szennyvíztisztító rendszerek a jelenlegi jelentős energiafogyasztó szerepükből fokozatosan olyan technológiai központokká váljanak, amelyek a hozzájuk érkező vízáramokban rejlő energetikai és anyagi erőforrásokat is hasznosítják.
Hosszú távon egy olyan világméretben alkalmazható technológiai platform kialakításán dolgozunk, amelyben az energia-visszanyerés, az ammónia- és ionkezelés, valamint a víztisztítás egyetlen integrált rendszerben működik.
A cél nem pusztán tisztább víz előállítása.
A cél olyan víz- és szennyvíztisztítás létrehozása, amely egyre kevesebb külső energiát igényel, saját működését részben vagy teljes egészében képes energetikailag támogatni, és a korábban hulladékként kezelt vízáramokat értékes erőforrássá alakítja.
Ez jelenti számunkra az önfenntartó víz- és szennyvíztisztítás következő generációját.