Всем известно, что сточные воды полны «отходов». Но так ли это на самом деле, или это просто вопрос перспективы.
Он также спрашивает Чжэнь Хэ, профессор кафедры энергетики, окружающей среды и химической инженерии Вашингтонского университета в Сент-Луисе.
"Почему они расточительны?"
«Это органические материалы, — говорит он, — и они могут давать энергию разными способами». И потом, не следует забывать, что в сточных водах есть еще один драгоценный ресурс. Самое ценное из всего: вода.
Его лаборатория разработала систему, которая восстанавливает энергию и воду. Система, которая фильтрует сточные воды, производя электричество. Результаты первых тестов были опубликовано и представлено в качестве обложки в журнале Наука об окружающей среде: исследования и технологии воды.
«Сточные воды» кому?
То, что они нам не нравятся, не означает, что никому не нравятся отходы в сточных водах. Например, для бактерий они являются пищей. «Бактерии любят их и могут превращать их в вещи, которые мы можем использовать», — сказал профессор Хэ. «Есть два источника энергии, которые можно получить из сточных вод. Один — биогаз, другой — биоэлектричество».
Уже существуют способы извлечь выгоду из бактерий для производства энергии из сточных вод, но эти методы часто делают это за счет воды, которую можно было бы фильтровать и использовать иным образом. Если не для питья, то хотя бы для «бытовых» целей, таких как смыв и смыв туалетов.
Лаборатория Вашингтонского университета объединила два процесса (фильтрование и выработку энергии) в своего рода микробный топливный элемент. Хотя, возможно, точный термин другой.
Бактериальная батарея
На самом деле это бактериальная батарея, в которой в качестве катализатора используются электрохимически активные бактерии (в то время как в традиционном топливном элементе использовалась бы платина). В системе этого типа бактерии прикрепляются к электроду: когда сточные воды перекачиваются в анод, бактерии «съедают» органические материалы и выделяют электроны, создавая электричество.
Чтобы отфильтровать ту же воду, исследователи убедились, что тот же анод действует как фильтр.
Анод представляет собой динамическую мембрану из токопроводящей углеродной ткани. Вместе бактерии и мембранный фильтр От 80% до 90% органических материалов, что делает воду достаточно чистой, чтобы ее можно было сбросить в природу или подвергнуть дальнейшей обработке для непитьевых целей.
Кастинг для сточных вод
Без сомнения, система, которая выглядит поистине великолепно и законченно. Но как произошел выбор лучших бактерий-кандидатов для включения в эту специальную батарею? Исследователи выбрали смесь бактерий, у которых было одно общее свойство: способность выживать в среде с нулевым содержанием кислорода.
«Если бы был кислород, бактерии просто разрядили бы электроны в кислород, а не в электрод», — говорит Чжэнь Хэ. «Мы позволяем природе выбирать. Естественный отбор. Бактерии, которые выжили в различных испытаниях, были избранными».
Quanta энергия может изготовить такую систему?
Вырабатываемой электроэнергии, конечно же, недостаточно для обеспечения энергией города. Но теоретически этого достаточно, чтобы компенсировать значительное количество энергии, расходуемой на типичном водоочистном сооружении. Другими словами, этого было бы достаточно, чтобы сделать его энергетически независимым, и это немалый подвиг.
От 3% до 5% электроэнергии используется для таких действий, как фильтрация сточных вод. Представьте, какую экономию могли бы иметь муниципальные очистные сооружения. «Бактериальный» процесс потребляет около 0,5 кВт/ч электроэнергии на кубический метр. Исследователи из команды Хэ стремятся сократить это вдвое, если не больше.
Вкратце: установка для фильтрации сточных вод, которая фильтрует, улавливает питательные вещества, такие как азот или фосфор, для растений и питается сама собой. Вы все еще думаете, что это пустая трата?
