一项面向废水处理厂污泥的新型处理工艺在试点研究中显示出显著优势：不仅高效产出可再生天然气，还明显降低了处理费用。相关成果发表在《化学工程杂志》，被认为有望帮助社区在更可持续地处理废弃物的同时，获得可满足能源需求的可再生天然气。

研究团队对从附近废水处理设施收集的污泥进行预处理后，获得的可再生天然气产量比现有工艺高出约200%，而最终处置成本则减少了近50%。这种可再生天然气在使用方式上与化石天然气类似，可用于发电、居民供暖以及交通运输等领域，但不会带来与化石燃料相同程度的气候影响。

论文通讯作者、华盛顿州立大学生物产品科学与工程实验室及吉恩与琳达·沃兰德化学工程与生物工程学院教授比尔吉特·阿林表示：“这项技术基本上可以将多达80%的污水污泥转化为有价值的产品。如果我们能把这项技术推广到其他有机物料上，就有望形成一套在效率上处于世界领先水平的废物处理方案。”

废水处理设施为净化市政废水需要消耗大量电力，在美国约占全国总用电量的3%至4%，并且往往是许多小型社区中最大的用电用户。这些处理过程也会产生温室气体，每年向大气排放约2100万吨，对全球变暖具有不可忽视的影响。

目前，美国约一半的约1.5万座废水处理厂采用厌氧消化技术来减少污水废物并产生沼气。然而，这一过程依赖微生物分解有机物，效率有限，难以完全分解污泥中的复杂分子。生成的沼气主要由二氧化碳和甲烷组成，可利用范围有限，而剩余污泥（即生物固体）通常被送往填埋场处置。

在这项研究中，华盛顿州立大学团队在传统厌氧消化前增加了一个预处理步骤：在高温高压条件下向污泥中加入少量氧气。高压环境下的氧气起到催化作用，帮助打断物料中的长链聚合物结构。研究结果表明，这一预处理环节将污泥处理成本从每吨干固体494美元降至253美元。

随后，团队利用他们发现并分离出的一种新型细菌菌株对沼气进行“升级”，将其中的二氧化碳与氢气转化为甲烷，即高纯度可再生天然气。研究人员对所得气体进行了分析和验证，结果显示其甲烷纯度可达99%。

“这种菌株不需要额外复杂的投入——它就是一匹‘工作马’。”阿林介绍说，“它不需要有机添加剂，也不需要精细照料，只要有水和一颗维生素片就能很好地生长。”

研究团队目前正与华盛顿州立大学创新与创业办公室合作，已为该菌株提交专利申请，并与一家工业合作伙伴共同推进更大规模的示范项目。

“这种方法不仅提高了碳转化效率和甲烷产量，还能直接产出管道级、低二氧化碳含量的可再生天然气——解决了现有污泥能源系统的两大关键限制，形成了一种可扩展的一体化路径。”阿林指出，“通过成功将先进预处理与生物沼气升级结合，这项工作为可持续污泥处理提供了新的综合范式，在最大化能源回收的同时，推动循环生物经济的发展。”

除阿林外，项目团队还包括来自太平洋西北国家实验室以及位于里奇兰的清洁技术初创公司 Clean-Vantage LLC 的研究人员。