Канализация станет источником электроэнергии

Использование микроорганизмов в процессе разложения канализационных стоков практикуется около ста лет. Но лишь теперь появилась возможность не только избавляться от вредных стоков, но и вырабатывать при этом электричество. Прототип такого устройства создан учеными университета штата Пенсильвания в США. По словам руководителя проекта Брюса Логана (Bruce Logan), разработанное устройство, по сути, является микробиологическим топливным элементом, в котором происходят те же реакции, что и в любом живом организме при переваривании пищи. Белки, жиры и углеводы подвергаются ферментативному окислению. В ходе этого процесса возникают свободные электроны, которые участвуют в процессе дыхания бактериальных клеток и в конце концов присоединяются к молекулам кислорода. Если обеспечить анаэробные условия (т.е. лишить клетки доступа кислорода), электроны можно "увести" в сторону и использовать их для генерирования тока во внешней электрической цепи.

Генератор устроен следующим образом. Он имеет цилиндрическую форму. Центральный электрод микробного топливного элемента является катодом, он окружен протонообменной мембраной, которая проницаема только для протонов. Вокруг катода симметрично расположены восемь анодов. Ферментативное разложение бактерий и пищевых отходов происходит вблизи анода, при этом образуются протоны и свободные электроны. Электроны устремляются к аноду, а протоны - к катоду через мембрану. В пространстве между мембраной и катодом уже присутствуют молекулы кислорода. Протоны, кислород и поступающие с анода электроны используются для реакции образования молекулы воды, которая является продуктом реакции.

Брюс Логан считает, что эффективность преобразования химической энергии в электрическую в новом устройстве в настоящее время не превышает 10% от максимально возможной. В том случае, если эффективность будет увеличена, устройство может вырабатывать 51 кВт электроэнергии, которую будут производить отходы города с населением в 100 тыс. человек. Ученым предстоит найти оптимальный материал для электродов, сделать другие важные технологические улучшения. Они сравнивают свое изобретение с использованием солнечной энергии для получения электричества, которое было известно и 30 лет назад, но лишь сейчас входит в фазу широкого применения.

Источник: по материалам журнала New Scientist.