فاضلاب شهروندان و صنایع جمع آوری و با شبکه های فاضلاب به تصفیه خانه های فاضلاب (WWTPs) منتقل می شود. عملکرد WWTP ها منجر به انتشار گازهای گلخانه ای مانند متان (CH4) می شود که بیشتر به دلیل هضم بی هوازی لجن است.

پاژ نیوز | متان یک ترکیب شیمیایی با فرمول CH4 است که در آن، یک اتم کربن به چهار اتم هیدروژن متصل می‌شود. این ترکیب شیمیایی را به عنوان ساده‌ترین آلکان ذکر می‌کنند که جزء اصلی گاز طبیعی محسوب می‌شود. فراوانی این ترکیب بر روی زمین، آن‌را به یک سوخت مناسب بدل کرده است.

البته ذخیره‌سازی آن با توجه به گازی بودن این ماده در شرایط دما و فشار استاندارد، از جمله چالش‌ها در این زمینه به شمار می‌آید. متان به صورت طبیعی در زیر زمین قرار دارد و از طریق فرآیندهای بیولوژیکی و زمین‌شناسی به تولید می‌رسد. زمانی که متان به اتمسفر و سطح زمین برسد، به آن متان اتمسفری می‌گویند.

لازم به ذکر است که از سال ۱۷۵۰ تا به امروز، غلظت متان اتمسفری در حدود ۱۵۰ درصد افزایش پیدا کرده است که این مقدار، تاثیر ۲۰ درصدی در اثر گلخانه‌ای دارد. همچنین متان، در سیارات دیگری همچون مریخ کشف شده است.

متان، مولکولی چهاروجهی با تعداد چهار پیوند کربن-هیدروژن یکسان است. ساختار الکترونی آن به کمک چهار اوربیتال مولکولی پیوندی، در اثر هم‌پوشانی اوربیتال‌های لایه ظرفیت در هیدروژن و کربن توصیف می‌شود.

در دمای اتاق و فشار استاندارد، متان، گازی بی‌رنگ و بی‌بو است. بویی که معمولا در منازل، از این گاز استشمام می‌کنیم به دلیل اضافه کردن موادی همچون ترت-بوتیل‌تیول حاصل می‌شود. در فشار یک اتمسفر، نقطه جوش متان برابر با منفی ۱۶۴ درجه سانتی‌گراد است. این گاز در غلظت‌های ۵/۴ تا ۱۷ درصدی در هوا و همچنین در فشار استاندارد، اشتعال‌پذیر است.

مقدار انتشار به منبع نفوذی، یعنی فاضلاب شهری و صنعتی و همچنین سیستم های فاضلاب (گرانش و افزایش) بستگی دارد. فاضلاب پنجمین منبع بزرگ انتشارات انسانی CH4 در جهان است و ۷ تا ۹ درصد از کل انتشار جهانی CH4 در جو را نشان می دهد. انتشار جهانی CH4 فاضلاب از سال ۲۰۰۵ تا ۲۰۲۰ تقریباً ۲۰ درصد رشد کرد و انتظار می‌رود بین سال‌های ۲۰۲۰ تا ۲۰۳۰ به میزان ۸ درصد افزایش یابد، که این امر باعث می‌شود فاضلاب به یک تولیدکننده مهم CH4 در سراسر جهان تبدیل شود.

بیوفیلتراسیون نشان دهنده یک رویکرد ساده و کارآمد برای اکسیداسیون زیستی CH4 در گازهای زائد از WWTPs است. عوامل اصلی موثر بر عملکرد یک فیلتر زیستی همراه با شکاف های دانش در رابطه با کاربرد آن برای تصفیه انتشار گازهای حاصل از WWTP مورد بحث قرار می گیرد.