Докато обмисляме как ще осигурим нарастващите енергийни нужди в световен мащаб през 21-ви век, дискусията обикновено се люлее между изкопаеми горива като въглища, нефт и природен газ и възникващи алтернативни енергийни източници като вятърна и слънчева енергия, Все по-често обаче учените и инженерите разглеждат възможността да се включат в малко вероятно източник на гориво за генериране на електроенергия: отпадъчните води, които рутинно промиваме в канализацията.
По-рано тази седмица инженерите от държавния университет в Орегон обявиха нов напредък в микробните горивни клетки, които генерират електричество от отпадни води. Както е описано в статия в списанието Energy and Environmental Science, те са разработили технология, която използва бактерии за събиране на енергия от биоразградимите компоненти на канализацията със скорост, която е 10 до 50 пъти по-ефективна от предишните методи.
Инженер Хонг Лиу работи с горивната клетка в лабораторията. (Снимка чрез държавния университет в Орегон) "Ако тази технология работи в търговски мащаб по начина, по който ние вярваме, че ще бъде, пречистването на отпадъчните води може да бъде огромен производител на енергия, а не огромен разход за енергия", казва Хонг Лю, един от авторите на изследването. „Това може да окаже въздействие по целия свят, да спести много пари, да осигури по-добро пречистване на водата и да насърчи енергийната устойчивост.“
Понастоящем конвенционалните методи, използвани за пречистване на отпадъчните води, консумират много енергия - приблизително три процента от цялата електроенергия, използвана в страната, оценяват експертите. Ако учените успеят да измислят ефективен начин за генериране на електричество като част от процеса, те биха могли да обърнат това уравнение върху главата му. Концепцията съществува от известно време, но едва наскоро практическият напредък ни приближи до използването на принципа в търговски план.
Предишните методи разчитаха на анаеробното храносмилане, при което бактериите разграждат биоразградимите елементи в отпадните води при липса на кислород и произвеждат метан (природен газ) като страничен продукт. След това този газ може да се събира и изгаря като гориво.
Технологията на екипа на щата Орегон, за разлика от това, използва биоразградимия материал в отпадъчните води за захранване на аеробни бактерии, които усвояват веществата с използването на кислород. Когато микробите окисляват тези компоненти на канализацията - и от своя страна почистват водата - те произвеждат постоянен поток от електрони. Докато електроните протичат от анода към катода в горивната клетка, те произвеждат електрически ток, който може директно да се използва като източник на енергия. Освен това този процес почиства водата по-ефективно от анаеробното храносмилане и не произвежда нежелани странични продукти.
В лабораторията екипът на екипа - който се подобрява при предишните проекти с по-близко разположени аноди и катоди и нов процес на отделяне на материала, който изолира органичното съдържание на отпадъчни води в по-концентрирана форма - произвежда повече от два киловата на кубичен метър отпадни води, значително по-голямо количество от предишните технологии за анаеробно храносмилане. За сравнение средното американско домакинство използва приблизително 1, 31 киловата електроенергия в даден момент. Новото устройство може да работи върху всякакъв вид органичен материал - не само отпадни води, но и слама, животински отпадъци и странични продукти от промишленото производство на бира и млечни продукти.
Изследователите казват, че са доказали технологията в доста съществен мащаб в лабораторията и са готови да пристъпят към мащабно пилотно проучване. Те търсят финансиране за създаване на мащабна горивна клетка, в идеалния случай съчетана с хранително-преработвателно предприятие, което да произвежда постоянен и голям обем на потока от отпадни води. Те прогнозират, че след като технологията бъде доказана и разходите за строителство намаляват, прилагането на този вид преработка на отпадъчни води ще доведе до евтино възобновяемо електричество и ще намали разходите за преработка на канализацията.
Тази технология би била особено привлекателна в развиваща се страна, където веднага би решила два проблема: липса на евтина електроенергия и недостиг на чиста вода. Изследванията за подобряване на ефективността на процеса все още продължават, но изглежда, че достатъчно скоро дните на изливане на енергия в тоалетната ще свършат.
