Když přemýšlíme o tom, jak dodáváme rostoucí potřeby energie na světě v průběhu 21. století, diskuse obvykle kolísá mezi fosilními palivy, jako je uhlí, ropa a zemní plyn, a novými alternativními zdroji energie, jako je větrná a sluneční energie. . Vědci a inženýři se však stále více zabývají možností, jak využít nepravděpodobný zdroj paliva k výrobě elektřiny: odpadní vodu, kterou běžně proplachujeme.
Začátkem tohoto týdne inženýři Oregonské státní univerzity oznámili nový pokrok v mikrobiálních palivových článcích, které vyrábějí elektřinu z odpadních vod. Jak je popsáno v článku v časopise Energy and Environmental Science, vyvinuli technologii, která využívá bakterie ke sběru energie z biologicky rozložitelných složek odpadních vod rychlostí, která je 10 až 50krát účinnější než předchozí metody.
Inženýr Hong Liu pracuje s palivovým článkem v laboratoři. (Fotografie přes Oregonskou státní univerzitu) "Pokud tato technologie funguje v komerčním měřítku tak, jak to věříme, může být čištění odpadních vod velkým výrobcem energie, nikoli obrovskými náklady na energii, " řekl Hong Liu, jeden z autorů studie. "To by mohlo mít dopad na celý svět, ušetřit spoustu peněz, zajistit lepší úpravu vody a podpořit energetickou udržitelnost."
V současné době konvenční metody používané k čištění odpadních vod spotřebovávají velké množství energie - odhadují odborníci zhruba tři procenta veškeré elektřiny použité v zemi. Pokud jsou vědci schopni v rámci procesu vymyslet efektivní způsob výroby elektřiny, mohli by tuto rovnici obrátit na hlavu. Koncept existuje již nějakou dobu, ale teprve nedávno nás praktické pokroky přiblížily k komerčnímu nasazení principu.
Předchozí metody se spoléhaly na anaerobní digesci, při které bakterie štěpí biologicky rozložitelné prvky v odpadní vodě v nepřítomnosti kyslíku a produkují metan (zemní plyn) jako vedlejší produkt. Tento plyn pak může být shromažďován a spálen jako palivo.
Technologie týmu státu Oregon naproti tomu využívá biologicky rozložitelný materiál v odpadních vodách k napájení aerobních bakterií, které tyto látky tráví pomocí kyslíku. Když mikroby oxidují tyto složky odpadních vod - a následně čistí vodu - produkují stálý proud elektronů. Jak elektrony proudí z anody do katody v palivovém článku, vytvářejí elektrický proud, který lze přímo použít jako zdroj energie. Tento proces navíc čistí vodu efektivněji než anaerobní trávení a neprodukuje nežádoucí vedlejší produkty.
V laboratoři nastavení týmu - které se zlepšilo podle předchozích návrhů s více rozloženými anodami a katodami a novým procesem separace materiálu, který izoluje organický obsah odpadní vody v koncentrovanější formě - vyprodukoval více než dva kilowatty na metr krychlový odpadní vody, podstatně větší množství než předchozí anaerobní technologie trávení. Pro srovnání průměrná americká domácnost spotřebuje v daném okamžiku přibližně 1, 31 kilowattů elektřiny. Nové zařízení může běžet na jakémkoli organickém materiálu - nejen na odpadní vody, ale také na slámu, živočišný odpad a vedlejší produkty z průmyslové výroby piva a mléčných výrobků.
Vědci tvrdí, že tuto technologii v laboratoři prokázali ve značné míře a jsou připraveni přistoupit k rozsáhlé pilotní studii. Hledají finanční prostředky na zřízení rozsáhlého palivového článku, ideálně spojeného s potravinářskou továrnou, která by produkovala konzistentní a velkoobjemový tok odpadních vod. Předpovídají, že jakmile bude technologie prokázána a náklady na výstavbu klesnou, použití tohoto druhu zpracování odpadních vod povede k výrobě levné obnovitelné elektřiny a ke snížení nákladů na zpracování odpadních vod.
Tato technologie by byla obzvláště lákavá v rozvojové zemi, kde by okamžitě vyřešila dva problémy: nedostatek levné elektřiny a nedostatek čisté vody. Výzkum zlepšování účinnosti procesu stále pokračuje, ale zdá se, že brzy, dny proplachování energie dolů na záchodě, skončí.
