Çirkab suların təmizlənməsi qurğuları yalnız çirkli suyu təmizləmir. Təmizlənmə zamanı mikroplastiklərin, dərman qalıqlarının, antibiotik müqavimət genlərinin və bəzi davamlı kimyəvi maddələrin mühüm hissəsi sudan ayrılaraq lil və digər çirkab su qalıq bərk maddələrində cəmləşə bilər. Bu tədqiqat həmin bərk fazanı qlobal kimyəvi çirklənmə dövranında strateji “tutma nöqtəsi” kimi qiymətləndirir.

Təxminən 490.000 məlumat nöqtəsini və 160 nəşr/məlumat dəstini bir araya gətirən tədqiqatçılar çirkab su qalıq bərk maddələrindəki çirkləndirici konsentrasiyalarını torpaq, sediment, hava və su ilə müqayisə etmişlər. Daha sonra mikroplastiklər, farmasevtik aktiv birləşmələr və antibiotik müqavimət genləri üçün qlobal daşınma modelləri qurulmuşdur. Model nəticələrinə görə dünya üzrə mikroplastik buraxılışlarının təxminən %20-si, farmasevtik buraxılışların %24-ü və antibiotik müqavimət genlərinin %13-ü çirkab su təmizləmə qalıq bərk maddələri vasitəsilə keçir.

Tədqiqatın ikinci mərhələsi bu cəmləşmiş çirkləndirici hovuzunun necə təsirsizləşdirilə biləcəyinə yönəlir. Konvensional anaerob həzm və kompostlaşdırma kimi üsullar hidrotermal karbonizasiya, hidrotermal mayeləşdirmə, piroliz və qazlaşdırma kimi termokimyəvi proseslərlə müqayisə olunur. Ümumi meyl ondan ibarətdir ki, proses temperaturu və reaksiya sərtliyi artdıqca mikroplastiklər, farmasevtiklər və antibiotik müqavimət genləri daha geniş miqyasda parçalanır.

Məsələn, mikroplastiklər üçün hidrotermal karbonizasiyada orta hesabla təxminən %59, hidrotermal mayeləşdirmədə %88 və araşdırılan quru termokimyəvi proseslərdə təxminən %99 çıxarılma bildirilir. Farmasevtiklərdə yaş termokimyəvi proseslərin orta çıxarılması təxminən %89-a çatdığı halda, yüksək temperaturlu quru proseslərdə ədəbiyyat nəticələri demək olar ki, tam parçalanmaya yaxınlaşa bilir.

Tədqiqat həmçinin termokimyəvi çevrilmənin yalnız çirkləndirici məhv etmə texnologiyası olmadığını; biochar, hydrochar və ya bioyanacaq kimi məhsullar vasitəsilə resursların geri qazanılmasına və istixana qazı emissiyalarının azaldılmasına töhfə verə biləcəyini göstərən qlobal sistem analizi təqdim edir. Lakin iqtisadi nəticələr ölkələr üzrə böyük dərəcədə dəyişir və tədqiqat müəssisə səviyyəsində investisiya qərarı vermək üçün kifayət qədər təfərrüat təqdim etmir.

“Çirkab su qalıq bərk maddələri” nə deməkdir?

Çirkab su təmizləmə qurğularında üzvi maddələr, asılı bərk maddələr, mikroorqanizmlər və müxtəlif çirkləndiricilər sudan ayrılarkən bərk qalıq axını yaranır. Tədqiqat bu geniş bərk faza qrupunu wastewater residual solids (WWRS) kimi müəyyən edir.

Bu anlayış yalnız sonradan kənd təsərrüfatında istifadə oluna biləcək “biosolid” məhsulunu deyil, çirkab su təmizlənməsindən yaranan və daha sonra qatılaşdırma, susuzlaşdırma, həzm, kompostlaşdırma, qurutma, yandırma və ya digər idarəetmə yollarına yönəldilə bilən bərk qalıqları daha geniş şəkildə əhatə edir.

Tədqiqatın əsas hipotezi belədir: Əgər bir çox fərqli çirkləndirici təmizlənmə zamanı bu bərk fazada cəmləşirsə, onları ətraf mühitə yayıldıqdan sonra ayrı-ayrılıqda toplamağa çalışmaq əvəzinə, hələ eyni yerdə toplanmışkən parçalamaq daha təsirli ola bilər.

Yeni ortaya çıxan çirkləndiricilər hansılardır?

Mənbə “emerging contaminants” anlayışı altında mikro və nanoplastiklər, farmasevtik aktiv birləşmələr, antibiotik müqavimət genləri və PFAS kimi çox müxtəlif fiziki, kimyəvi və bioloji çirkləndirici siniflərini müzakirə edir.

Tədqiqatın girişində dünya üzrə təxminən 350.000 sintetik kimyəvi maddənin istehsal və istifadə üçün qeydiyyata alındığı, lakin bunların %1-dən azının sistematik şəkildə tənzimləndiyinin əvvəlki ədəbiyyatdan sitat gətirilərək bildirildiyi qeyd olunur.

Problemin çətinliyi çirkləndirici ətraf mühitə yayıldıqdan sonra ortaya çıxır. Kimyəvi maddə su, torpaq, sediment, atmosfer və bioloji sistemlər arasında paylandıqda konsentrasiyası azala bilər; lakin müdaxilə edilməli coğrafi ərazi fövqəladə dərəcədə böyüyür. Buna görə tədqiqat təmizləmə qurğusu daxilindəki cəmləşdirmə mexanizmini fürsət kimi qiymətləndirir.

Çirkab su təmizləmə qurğuları niyə “kimyəvi filtr” kimi davrana bilər?

Evlərdən, xəstəxanalardan, kommersiya binalarından və digər mənbələrdən gələn çoxsaylı kimyəvi maddələr kanalizasiya sistemi vasitəsilə su resurslarının bərpası qurğularına çatır. Təmizlənmə zamanı fiziki çökmə, adsorbsiya, bioloji qarşılıqlı təsir və sıxlıq fərqləri bəzi çirkləndiricilərin bərk fazada yığılmasına səbəb ola bilər.

Mikroplastiklər baxımından tədqiqat bunu aydın göstərir. WWRS üçün bildirilən median konsentrasiya 17 hissəcik/g quru maddə olduğu halda, torpaqda 1,1 hissəcik/g, sedimentdə 0,14 hissəcik/g, havada 0,0029 hissəcik/g və suda təxminən 1,0 × 10⁻⁵ hissəcik/g bildirilmişdir.

Farmasevtiklərdə WWRS üçün median konsentrasiya 20 ng/g olaraq bildirilsə də, araşdırılan təbii mühit bölmələrinin çoxunda medianların sıfıra çox yaxın olduğu görünür.

Antibiotik müqavimət genlərində fərq daha da böyükdür. WWRS üçün median dəyər təxminən 1,2 × 10⁹ nüsxə/g olduğu halda, sedimentdə 5,3 × 10⁵, torpaqda 2,4 × 10⁵, suda 18 və havada 3,4 nüsxə/g verilmişdir.

Bu rəqəmlər çirkab su bərk maddələrinin ətraf mühitdəki bütün çirkləndiricilərin əsas mənbəyi olduğunu göstərmir. Daha düzgün şərh budur ki, çirkab su sisteminə daxil olan çirkləndiricilərin müəyyən hissəsi bərk fazada çox yüksək konsentrasiyalara qədər cəmləşə bilər.

Qlobal emissiyaların nə qədəri bu nöqtədən keçir?

Tədqiqatçılar mikroplastiklər, farmasevtiklər və antibiotik müqavimət genləri üçün ayrı qlobal daşınma modelləri qurmuşlar. Parametr qeyri-müəyyənliklərini yaymaq məqsədilə 100.000 iterasiyalı Monte Carlo simulyasiyalarından istifadə edilmişdir.

Model mikroplastik buraxılışlarının %20 [16–24], farmasevtiklərin %24 [10–39] və ARG-lərin %13 [4,7–26] nisbətində WWRS vasitəsilə keçdiyini təxmin edir.

Bu nisbətlər qlobal ekoloji yükün hamısının çirkab su qurğularında həll edilə biləcəyi demək deyil. Məsələn, tədqiqat PFAS üçün xüsusilə fərqli mənzərə ortaya qoyur.

PFAS niyə mühüm istisnadır?

Tədqiqatın güclü tərəflərindən biri bütün “yeni çirkləndiriciləri” eyni kateqoriyaya salmamasıdır. Tədqiqatçılara görə PFAS buraxılışlarının böyük hissəsi bələdiyyə kanalizasiyasından deyil, birbaşa sənaye nöqtə mənbələrindən gəlir.

Mənbə PFOA və PFOS ümumi buraxılışlarının təxminən yalnız %0,1-nin WWRS vasitəsilə keçdiyini təxmin edir. Buna görə PFAS baxımından qlobal kütlə balansını dəyişmək üçün yalnız təmizləmə lilini termokimyəvi emal etmək kifayət etməyəcək.

Bu çirkləndirici sinfində istehsal məhdudiyyəti, sənaye mənbə nəzarəti və birbaşa proses emissiyalarının azaldılması daha əsas müdaxilə nöqtələri ola bilər. WWRS təmizlənməsi isə sistemə çatmış qalıq PFAS yükü üçün əlavə baryer kimi qiymətləndirilə bilər.

Konvensional təmizləmə niyə kifayət etməyə bilər?

Çirkab su qalıq bərk maddələri bu gün əsasən anaerob həzm, kompostlaşdırma, torpağa tətbiq, saxlama və oxşar yollarla idarə olunur. Bu proseslərin tarixi əsas məqsədi üzvi maddənin sabitləşdirilməsi, patogenlərin azaldılması, həcmin kiçildilməsi və ya qida maddələrinin geri qazanılmasıdır.

Lakin mikroplastiklər kimi termal və kimyəvi cəhətdən davamlı materiallar və ya bəzi genetik materiallar bu şəraitdə tam parçalanmaya bilər. Çirkləndirici bərk fazada qalarsa, torpağa tətbiq və ya saxlama yolu ilə yenidən ətraf mühitə daxil ola bilər.

Tədqiqatın təklifi çirkləndiricinin sadəcə bir mühitdən digərinə daşınması əvəzinə, molekulyar səviyyədə parçalanmasını təmin edə biləcək daha sərt proses şərtlərinə keçməkdir.

Termokimyəvi təmizləmə nədir?

Termokimyəvi proseslər istilik və bəzi hallarda təzyiq, oksidləşmə, kataliz və ya reaktiv mühitdən istifadə etməklə üzvi maddələrin kimyəvi quruluşunu dəyişdirir.

Tədqiqatda araşdırılan əsas üsullar arasında:

• hidrotermal karbonizasiya (HTC),
• hidrotermal mayeləşdirmə (HTL),
• hidrotermal qələvi emal (HALT),
• superkritik su oksidləşməsi (SCWO),
• piroliz,
• qazlaşdırma

yer alır.

Mənbə bu proseslərin geniş mənada təxminən 250–900 °C termokimyəvi şəraitə çata bildiyini bildirir. Bununla belə, istifadə olunan real temperatur diapazonu texnologiyaya görə dəyişir; məsələn, hidrotermal karbonizasiya daha aşağı temperaturlarda işləyə bildiyi halda, qazlaşdırma və bəzi quru termokimyəvi proseslər daha yüksək temperatur tələb edir.

Yaş və quru termokimyəvi üsullar arasındakı fərq

Yaş termokimyəvi proseslərin mühüm üstünlüyü yüksək su tərkibli təmizləmə lilini tam qurutmadan emal edə bilməsidir. HTC və HTL buna nümunədir. Su yüksək temperatur və təzyiqdə reaksiya mühitinin bir hissəsinə çevrilir.

Quru termokimyəvi proseslərdə isə piroliz və qazlaşdırma kimi texnologiyalar önə çıxır. Bunlar daha yüksək temperaturlarda radikal reaksiyaları və termal parçalanmanı gücləndirə bilər, lakin yaş lilin əvvəlcədən susuzlaşdırılması və ya qurudulması enerji tələbatını artıra bilər.

Mikroplastiklərdə temperaturun təsiri

Mikroplastiklər konvensional WWRS idarəetməsində olduqca davamlıdır. Mənbənin topladığı məlumatlara görə konvensional sistemlərdə çıxarılma çox vaxt %50-dən aşağı qalır.

Hidrotermal karbonizasiyada 180–250 °C diapazonunda orta mikroplastik çıxarılması təxminən %59 göstərilmişdir. Hidrotermal mayeləşdirmədə 250–400 °C diapazonunda bu dəyər təxminən %88-ə yüksəlir.

Araşdırılan quru termokimyəvi proseslərdə təxminən 150–500 °C diapazonunda orta çıxarılma %99, bildirilən paylanma isə %89–100 olaraq verilmişdir.

Müəlliflər artımı polimer depolimerizasiyası, β-scission reaksiyaları, hidrotermal parçalanma və sərbəst radikal mexanizmlərinin temperaturla güclənməsi ilə əlaqələndirirlər.

Farmasevtiklərdə nəticə necədir?

Farmasevtik aktiv birləşmələr mikroplastiklərdən fərqli kimyəvi sinifdir və bir çox birləşmə təxminən 200–300 °C ətrafında termal olaraq parçalana bilər.

Konvensional üsullar üçün mənbədə çox geniş paylanma var: median/mərkəzi dəyər təxminən %83 göstərilsə də, aralıq −%49-dan %100-ə qədər uzanır.

Mənfi çıxarılma təmizləmə qurğusunun həqiqətən “yeni dərman istehsal etdiyi” demək olmaya bilər. Tədqiqat bunu xüsusilə metabolit və ya konjuge formaların yenidən əsas farmasevtik birləşməyə çevrilməsi nəticəsində ölçülən əsas birləşmə konsentrasiyasının arta bilməsi ilə əlaqələndirir.

170–350 °C yaş termokimyəvi proseslərdə təxminən %89 [59–100] çıxarılma bildirilərkən, daha yüksək temperaturlu quru sistemlərin araşdırılan ədəbiyyatda demək olar ki, tam parçalanmaya çata bildiyi qeyd olunur.

Antibiotik müqavimət genlərində niyə “faiz” əvəzinə log çıxarılma istifadə olunur?

ARG-lər kimyəvi molekuldan fərqli olaraq genetik materialdır. Buna görə bir çox tədqiqat çıxarılmanı loqarifmik azalma ilə ifadə edir.

Konvensional WWRS proseslərində ümumi log-çıxarılma mənbədə 0,55, paylanma isə −1,0 ilə 2,1 arasında göstərilmişdir. Termal şərtlər yüksəldikdə DNA-nın struktur bütövlüyü pozulmağa başlayır.

Mənbəyə görə DNA təxminən 100–200 °C diapazonunda sürətlə parçalana bilər və yüksək temperaturlu quru termokimyəvi sistemlərdə demək olar ki, tam DNA minerallaşması və sürətli ARG çıxarılması mümkün ola bilər.

Yaş termokimyəvi sistemlər üçün birbaşa məlumat daha məhduddur. Müəlliflər bunun səbəblərindən birinin çox yüksək parçalanmadan sonra qalıq genetik materialı analitik olaraq müəyyən etməyin çətinləşməsi ola biləcəyini bildirirlər.

Çirkləndiricini məhv edərkən resurs geri qazanıla bilərmi?

Termokimyəvi proseslərin cəlbediciliyi yalnız yüksək temperaturdan qaynaqlanmır. Çirkab su qalıq bərk maddələri əhəmiyyətli miqdarda üzvi karbon ehtiva etdiyinə görə eyni proses daxilində enerji və ya karbonlu məhsul əldə etmək də mümkün ola bilər.

HTL kimi proseslərdə bioyanacaq tipli məhsullar; hidrotermal karbonizasiya və ya pirolizdə hydrochar/biochar; qazlaşdırmada isə enerji daşıyıcı qazlar istehsal oluna bilər.

Bu vəziyyət çirkləndirici azaldılmasını dövri iqtisadiyyat perspektivi ilə birləşdirir: bərk qalıq yalnız utilizasiya edilmir, nəzarətli şəkildə çevrilir və onun tərkibindəki enerji və ya karbonun bir hissəsi dəyərləndirilə bilər.

Qlobal iqtisadi analiz necə aparıldı?

Tədqiqatçılar 25 konvensional və 15 termokimyəvi olmaqla cəmi 40 WWRS idarəetmə sistemi yaratmışlar. Modelləşdirmədə açıq mənbəli QSDsan və BioSTEAM platformalarından istifadə edilmişdir.

Bu proses modelləri HydroWASTE qlobal çirkab su təmizləmə qurğusu məlumat bazası ilə birləşdirilmişdir.

Gündə 5 quru tondan az WWRS istehsal etdiyi təxmin edilən qurğular kapital-intensiv termokimyəvi sistemlər üçün ümumiyyətlə uyğun sayılmadığından analizdən çıxarılmışdır.

Seçimdən sonra 4.727 su resurslarının bərpası qurğusu analizə daxil edilmişdir. Bu qurğuların HydroWASTE məlumat bazasındakı WWRS axınının təxminən %73-nü təmsil etdiyi bildirilir.

Xərc nəticələri nə göstərir?

105 ölkəyə tətbiq edilən modeldə konvensional WWRS idarəetməsinin hesablanmış xərc diapazonu təxminən 65–580 ABŞ dolları/quru ton, termokimyəvi sistemlərin diapazonu isə −120 ilə 910 ABŞ dolları/quru ton arasında dəyişmişdir.

Mənfi xərc dəyərləri modelin xərclərlə yanaşı müvafiq proses gəlirlərini də hesaba aldığı sistem səviyyəli xalis iqtisadi nəticələrdən qaynaqlana bilər. Lakin bu dəyərlər real müəssisə üçün birbaşa təklif və ya investisiya xərci deyil.

Əksər ölkələrdə orta termokimyəvi xərcin konvensional sistemə nisbətən daha yüksək olduğu hesablanmışdır.

Yüksək gəlirli Şimali Amerika, Qərbi Avropa və Okeaniya ölkələrində orta artım təxminən 94 ABŞ dolları/quru ton müəyyən edilmişdir.

Bunun əksinə, Hindistan, Misir, Peru, Tailand və İndoneziya kimi bəzi ölkələrdə model konvensional sistemlə müqayisədə təxminən 12–39 ABŞ dolları/quru ton xərc azalması hesablamışdır.

Müəlliflər bunun real müəssisə qurulması üçün zəmanətli qənaət demək olmadığını xüsusilə vurğulayırlar. Modellər “nth-of-a-kind”, yəni texnologiyanın yetkinləşdiyi və dəfələrlə qurulduğu fərziyyəsinə əsaslanır; ilk kommersiya qurğularında yarana biləcək əlavə risk və xərclər əhatə dairəsindən kənarda saxlanılıb.

İstixana qazı tərəfində nəticə niyə fərqlidir?

İqtisadi nəticələr ölkələr üzrə mürəkkəb olsa da, iqlim göstəricisində daha ardıcıl meyl əldə edilmişdir.

Araşdırılan ölkələrdə termokimyəvi sistemə keçidlə orta karbon intensivliyində təxminən 460–1.000 kg CO₂e/quru ton azalma hesablanmışdır.

Müəlliflər bu azalmanı üç əsas mexanizmlə əlaqələndirirlər:

• geri qazanılmış bioyanacaqların fosil yanacaqların bir hissəsini əvəz etməsi,
• biochar və hydrochar vasitəsilə uzunmüddətli karbon saxlanması,
• saxlama kimi konvensional üsullarda yarana biləcək metan emissiyalarının qarşısının alınması.

Lakin bütün sistemlərin hər ölkədə eyni istixana qazı üstünlüyü verəcəyi nəticəsi çıxarıla bilməz. Elektrik qarışığı, bərk maddələrin daşınma məsafəsi, proses səmərəliliyi, enerji geri qazanılması və mövcud utilizasiya seçimi real nəticəni dəyişə bilər.

Tədqiqat niyə Global North və Global South ayrımı edir?

Tədqiqatçılar texnologiya keçidinin yalnız texniki performansla müəyyən edilməyəcəyini irəli sürürlər. Yüksək gəlirli ölkələrdə əmək, tikinti və kimyəvi xərclər daha yüksək olsa da, investisiya kapitalı, mövcud kanalizasiya infrastrukturu və tənzimləyici imkanlar daha güclü ola bilər.

Aşağı və orta gəlirli bir çox ölkədə isə proses xərcləri daha aşağı ola bilər; əlavə olaraq gələcəkdə qurulacaq yeni təmizləmə qurğularına termokimyəvi sistemləri əvvəldən inteqrasiya etmək imkanı ola bilər.

Bunun qarşılığında maliyyəyə çıxış, institusional imkanlar, texniki ekspertiza və normativ-hüquqi infrastruktur böyükmiqyaslı tətbiqin əsas maneələri ola bilər.

Buna görə məqalənin “Global South iqtisadi baxımdan daha üstün mövqedədir” nəticəsi bütün ölkələr üçün keçərli qəti hökm kimi oxunmamalıdır. Tədqiqat ölkə səviyyəsində təmsili xərc modelləşdirilməsi aparır.

Türkiyə baxımından nə ifadə edir?

Tədqiqatın əsas PDF mətnində 105 ölkəni əhatə edən qlobal analizdən bəhs edilsə də, Türkiyə üçün ayrıca xərc və ya karbon intensivliyi nəticəsi verilmir. Ölkə səviyyəli təfərrüatlar əlavə məlumat fayllarında yerləşir; yüklənmiş əsas məqalədən Türkiyəyə xas dəqiq rəqəm çıxarmaq elmi baxımdan doğru olmaz.

Türkiyə baxımından tətbiq oluna bilən əsas fikir budur: çirkab su təmizləmə lili torpağa tətbiq ediləcək, saxlanacaq və ya başqa yolla ətraf mühitə qaytarılacaqsa, yalnız üzvi maddə və patogen parametrləri deyil, mikroplastiklər, farmasevtik qalıqlar və antibiotik müqavimət genləri kimi yeni çirkləndirici siniflərinin taleyi də uzunmüddətli perspektivdə əhəmiyyət qazana bilər.

Termokimyəvi proseslərin Türkiyədə tətbiq oluna bilməsi isə qurğunun ölçüsü, lilin quru maddə nisbəti, mövcud lil həzm infrastrukturu, təbii qaz və elektrik qiymətləri, daşınma məsafələri, yaranacaq biochar/bioyanacağın iqtisadi dəyəri və yerli qanunvericilik əsasında müəssisə səviyyəsində qiymətləndirilməlidir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Tədqiqat dizaynı

Qlobal məlumatların standartlaşdırılması

WWRS, torpaq və sediment məlumatlarında yalnız quru çəki əsasında aydın şəkildə bildirilmiş ölçmələr müqayisəyə daxil edilmişdir.

Su konsentrasiyalarını kütlə əsasında standartlaşdırmaq üçün 1.000 kg/m³, hava üçün isə 1,225 kg/m³ sıxlıq fərz edilmişdir.

Farmasevtiklər, ARG-lər və davamlı üzvi çirkləndiricilər üçün bəzi nəşrlər ayrı-ayrı birləşmələri, digərləri isə ümumi konsentrasiyanı bildirdiyindən hər iki məlumat növü birlikdə istifadə edilmişdir.

Bu yanaşma əhatə dairəsini genişləndirsə də, məlumat heterogenliyi yaradır və nəticələrin dəqiq qlobal inventar kimi şərh edilməsini məhdudlaşdırır.

Məlumat təkrarına dair mühüm məhdudiyyət

Mənbə axtarışında ilkin və ikinci dərəcəli məlumat mənbələri aydın şəkildə bir-birindən ayrılmamışdır. Müəlliflər bunun bəzi məlumat nöqtələrinin təkrarlanmasına səbəb ola biləcəyini qəbul edirlər.

Həssaslıq yoxlamasında eyni ədədi dəyərlərə malik bütün qeydlər çıxarıldıqda Fig. 1 və Fig. S1-dəki əsas nisbi meyllərin dəyişmədiyi bildirilmişdir. İstisna PCDD/F qrupudur; WWRS medianı bu əməliyyatdan sonra torpaq və sedimentdən bir qədər aşağı düşmüşdür.

Deməli, 490.000 məlumat nöqtəsinin hamısı bir-birindən tam müstəqil 490.000 ayrı sahə ölçməsi kimi şərh edilməməlidir.

Çirkləndirici çıxarılmalarının proses növünə görə xülasəsi

Bu cədvəl tək nəzarətli eksperimentin nəticəsi deyil. Müxtəlif nəşrlərdən əldə edilən proses məlumatlarının tədqiqat tərəfindən birləşdirilməsi ilə yaradılmış ümumi performans meylidir.

TEA-nın sistem sərhədi

Texno-iqtisadi analiz təmizləmə qurğusunun sahib olduğu və ya işlətdiyi avadanlıqların xərc və gəlirlərini əhatə edir. Sentrifuqa, anaerob həzm qurğusu və hidrotermal mayeləşdirmə reaktoru buna nümunədir.

Saxlama və ya torpağa tətbiq kimi xaricdən xidmət alınan proseslər isə daşınma və ya tipping fee kimi qurğunun ödədiyi xərclər əsasında hesaba alınmışdır.

Elektrik qiymətləri ölkə səviyyəli məlumatlardan, əmək xərcləri ABŞ baza dəyərlərindən ölkə gəlir səviyyəsinə uyğun miqyaslanaraq, tikinti və kimyəvi xərclər isə qiymət səviyyəsi indekslərindən istifadə etməklə uyğunlaşdırılmışdır.

Bütün sistemlərin 30 illik ümumi xidmət müddətinə malik olduğu fərz edilmiş və xərclər 2023 ABŞ dolları dəyərlərinə normallaşdırılmışdır.

LCA-nın sistem sərhədi

Həyat dövrü qiymətləndirilməsi ISO 14040 və ISO 14044 çərçivəsinə əsasən aparılmışdır.

Funksional vahid 1 quru ton WWRS-nin idarə olunması, əsas ekoloji göstərici isə kg CO₂e/quru ton ilə ifadə olunan karbon intensivliyidir.

Analiz enerji və kimyəvi girişləri, proses istismarını, sızma emissiyalarını, son istifadə və utilizasiyanı, həmçinin elektrik və ya gübrə kimi məhsulların əvəzlənməsindən əldə olunan kreditləri nəzərə alır.

Tikinti mərhələsinə aid istixana qazı emissiyaları əvvəlki tədqiqatlarla uyğunluğu qorumaq məqsədilə LCA əhatə dairəsindən çıxarılmışdır.

Mühüm iqtisadi və ekoloji nəticələr

Bu iqtisadi rəqəmlər necə oxunmalıdır?

Bu dəyərlər bütün mövcud təmizləmə qurğularının real hesab-fakturalarından çıxarılmış qlobal ortalamalar deyil.

Tədqiqat 40 təmsili proses konfiqurasiyasını ölkə səviyyəli qurğu, enerji və iqtisadi parametrlərlə simulyasiya edərək mümkün diapazonlar yaratmışdır.

Nəticələrin əsas məqsədi müəyyən qurğu üçün dəqiq investisiya büdcəsi vermək deyil, termokimyəvi keçidin hansı ölkə və şərtlərdə iqtisadi və ekoloji baxımdan daha üstün ola biləcəyini ilkin mərhələdə müəyyən etməkdir.

Tədqiqatın əsas məhdudiyyətləri

• Qlobal çirkləndirici məlumat dəstinin məkan və metodoloji həlli homogen deyil.
• İlkin və ikinci dərəcəli ədəbiyyat mənbələri aydın ayrılmadığından bəzi məlumat təkrarları yaranmış ola bilər.
• Ölkələrdəki mövcud WWRS idarəetmə konfiqurasiyalarının ətraflı qurğu səviyyəli paylanması məlum olmadığından təmsili ortalamalardan istifadə edilmişdir.
• Əmək, tikinti və kimyəvi xərclərin bir hissəsi birbaşa yerli bazar təkliflərindən deyil, iqtisadi indekslərdən çıxarılmışdır.
• TEA və LCA sabit vəziyyət fərziyyələrinə əsaslanır; texnologiya öyrənməsi və zamanla xərc azalması dinamik şəkildə modelləşdirilməmişdir.
• Qurğu səviyyəsində tam qeyri-müəyyənlik kəmiyyətləşdirilməsi aparılmamışdır.
• Bir neçə təmizləmə qurğusunun bərk qalıqlarını ortaq mərkəzi termokimyəvi qurğuda emal etmək seçimi modelləşdirilməmişdir.
• İlk kommersiya qurğularının “first-of-a-kind” xərc riski iqtisadi nəticələrdə yoxdur.
• Reaksiya kinetikası və böyükmiqyaslı termokimyəvi çirkləndirici məhv etmə performansı üçün əlavə texniki doğrulama tələb olunur.

Tədqiqatın göstərdiyi nəticə

Bu tədqiqat çirkab su qalıq bərk maddələrinin qlobal kimyəvi çirklənmə idarəetməsində nəzərdən qaçırılmamalı strateji müdaxilə nöqtəsi olduğunu güclü şəkildə dəstəkləyir.

Mikroplastik, farmasevtik və ARG kimi bir-birindən çox fərqli çirkləndirici növlərinin eyni bərk axında cəmləşə bilməsi tək infrastruktur vasitəsilə çoxsaylı çirkləndirici nəzarətinin mümkünlüyünü ortaya qoyur.

Ədəbiyyat məlumatları termokimyəvi proseslərin xüsusilə yüksək temperaturlarda konvensional stabilləşdirmə proseslərindən xeyli yüksək çirkləndirici parçalanması təmin edə biləcəyini göstərir.

Qlobal modelləşdirmə isə bu keçidin orta hesabla istixana qazı azalması verə biləcəyini, lakin iqtisadi performansın regional şərtlərdən güclü asılı olduğunu göstərir.

Tədqiqatın sübut etmədiyi nəticə

Tədqiqat bütün təmizləmə qurğularının dərhal termokimyəvi sistemə çevrilməli olduğunu sübut etmir.

Termokimyəvi proseslərin hər çirkab su bərk maddəsində, hər çirkləndirici üçün eyni çıxarılma performansı verəcəyi göstərilməyib.

%20, %24 və %13 qlobal tutma dəyərləri birbaşa ölçülmüş qlobal kütlə balansları deyil, qeyri-müəyyənlik daşıyan model təxminləridir.

PFAS kimi bəzi çirkləndirici siniflərində WWRS qlobal emissiyanın yalnız kiçik hissəsini tutduğu üçün yuxarı axın mənbə nəzarətini əvəz edə bilməz.

105 ölkə üzrə iqtisadi nəticələr ayrı-ayrı qurğuların real investisiya, istismar və texniki xidmət xərclərinin yerinə istifadə edilə bilməz.

Model nəticələri pilot və tammiqyaslı texnologiya nümayişlərinin zəruriliyini aradan qaldırmır.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam orijinal tədqiqatın adı: Thermochemical Treatment of Wastewater Residual Solids for Global Mitigation of Emerging Contaminants

Müəlliflər: Jianan Feng; Jeremy S. Guest.

Məsul müəlliflər: Jianan Feng və Jeremy S. Guest.

Qurumlar: The Grainger College of Engineering, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign; Institute for Sustainability, Energy, and Environment, University of Illinois Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, ABŞ.

Jurnal: Nature Communications.

Nəşriyyat: Springer Nature.

Cild / məqalə nömrəsi: 17, Article 7462.

DOI: 10.1038/s41467-026-74242-2.

Rəsmi bağlantı:https://doi.org/10.1038/s41467-026-74242-2

Qəbul tarixi: 4 Fevral 2026.

Qəbul olunma tarixi: 2 İyun 2026.

Rəsmi nəşr tarixi: 12 İyun 2026.

Version of Record tarixi: 28 İyul 2026.

Mənbə və resenziya statusu: Yüklənmiş 32 səhifəlik PDF Nature Communications jurnalının qəbul olunmuş, lakin son redaktədən əvvəlki “Article in Press” versiyasıdır. Biblioqrafik doğrulamada eyni DOI-nin son Version of Record versiyasının yayımlandığı və resenziya faylının əlçatan olduğu təsdiqlənmişdir. Buna görə tədqiqat resenziyalı və son olaraq yayımlanmış tədqiqat məqaləsidir.

Lisenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Maliyyələşdirmə: Tədqiqat National Science Foundation (NSF) CBET-2207191 nömrəli dəstək çərçivəsində maliyyələşdirilmişdir. Müəlliflər həmçinin Jianan Feng üçün University of Illinois Urbana-Champaign Loh Kwan Chen Fellowship dəstəyinə təşəkkür edirlər.

Məlumat əlçatanlığı: Tədqiqatın nəticələrini dəstəkləyən məlumatların Supplementary Information, Supplementary Data 1 və Source Data fayllarında olduğu bildirilmişdir.

Kod əlçatanlığı: Tədqiqatda istifadə olunan kodun QSD Group EXPOsan deposu vasitəsilə GitHub-da və ayrıca Zenodo arxivində yayımlandığı bildirilmişdir.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər rəqabət aparan maraqların olmadığını bəyan etmişlər.

Müəllif töhfələri: Konseptuallaşdırma, metod, tədqiqat və yazı Jianan Feng və Jeremy S. Guest tərəfindən həyata keçirilmişdir. Doğrulama, məlumatların tərtibi, formal analiz, proqram təminatının hazırlanması və vizuallaşdırma Jianan Feng tərəfindən; maliyyələşdirmənin əldə edilməsi və məsləhətçilik Jeremy S. Guest tərəfindən həyata keçirilmişdir.

Tədqiqatın strukturu: Təxminən 490.000 çirkləndirici konsentrasiyası məlumat nöqtəsi və 160 nəşr/məlumat dəsti toplanmışdır. Mikroplastiklər, farmasevtiklər və antibiotik müqavimət genləri üçün qlobal daşınma modelləri qurulmuş və 100.000 iterasiyalı Monte Carlo simulyasiyaları tətbiq edilmişdir. Daha sonra QSDsan və BioSTEAM ilə 25 konvensional və 15 termokimyəvi WWRS idarəetmə konfiqurasiyası modelləşdirilmiş, HydroWASTE məlumat bazasından seçilmiş 4.727 böyük WRRF üzərində ölkə səviyyəli TEA və LCA aparılmışdır.

Əsas elmi sərhəd: Tədqiqatın qlobal nəticələri birinci dərəcəli sistem təxminləridir. Qurğu səviyyəsində proses dizaynı, real avadanlıq seçimi, yerli xərclər və müəyyən çirkləndiricinin məhv edilməsi üçün ayrıca mühəndislik doğrulaması tələb olunur.

Çirkləndirici əhatə dairəsi sərhədi: WWRS bütün yeni ortaya çıxan çirkləndiricilər üçün eyni dərəcədə mühüm müdaxilə nöqtəsi deyil. Xüsusilə PFOA və PFOS üçün qlobal emissiyaların yalnız təxminən %0,1-nin WWRS vasitəsilə keçdiyi təxmin edilmişdir; buna görə PFAS idarəetməsində sənaye mənbə nəzarəti kritik olaraq qalır.

İqtisadi nəticə sərhədi: Xərclər nth-of-a-kind texnologiya fərziyyəsinə, təmsili proses konfiqurasiyalarına və müxtəlif ölkə əsaslı iqtisadi miqyaslama indekslərinə əsaslanır. İlk kommersiya qurğularının real investisiya riskləri və bazar qiymətləri daha yüksək ola bilər.

Ekoloji nəticə sərhədi: LCA funksional vahid kimi 1 quru ton WWRS idarə olunmasını istifadə etmiş və karbon intensivliyini qiymətləndirmişdir. Tikinti mərhələsi emissiyaları tədqiqatın əhatə dairəsindən çıxarılmışdır.