Ko razmišljamo, kako bomo oskrbovali vse večje energetske potrebe v 21. stoletju, razprava običajno niha med fosilnimi gorivi, kot so premog, nafta in zemeljski plin, in novimi alternativnimi viri energije, kot so vetrna in sončna energija . Vedno bolj pa znanstveniki in inženirji preučujejo možnost, da bi lahko izkoristili malo verjeten vir goriva za proizvodnjo električne energije: odpadno vodo, ki jo rutinsko spuščamo v odtok.
V začetku tega tedna so inženirji državne univerze Oregon napovedali nov napredek na področju mikrobiolnih gorivnih celic, ki proizvajajo električno energijo iz odpadne vode. Kot je opisano v članku revije Energy and Environmental Science, so razvili tehnologijo, ki uporablja bakterije za pridobivanje energije iz biološko razgradljivih sestavnih delov odplak s hitrostjo, ki je 10 do 50-krat učinkovitejša od prejšnjih metod.
Inženir Hong Liu sodeluje z gorivno celico v laboratoriju. (Fotografija prek Oregon State University) "Če ta tehnologija deluje v komercialnem obsegu tako, kot verjamemo, bo čiščenje odpadne vode lahko velik proizvajalec energije, ne pa velik strošek energije, " je dejal Hong Liu, eden od avtorjev študije. "To bi lahko vplivalo po vsem svetu, prihranilo bi veliko denarja, zagotovilo boljše čiščenje vode in spodbujalo energetsko trajnost."
Trenutno običajne metode, ki se uporabljajo za čiščenje odpadnih voda, porabijo veliko energije - približno tri odstotke vse porabljene električne energije v državi, ocenjujejo strokovnjaki. Če bodo znanstveniki lahko v okviru postopka ugotovili učinkovit način pridobivanja električne energije, bi to enačbo lahko obrnili na glavo. Koncept obstaja že nekaj časa, šele pred kratkim pa so nas praktični napredek približali komercialni uporabi tega načela.
Prejšnje metode so se opirale na anaerobno prebavo, pri kateri bakterije razgradijo biološko razgradljive elemente v odpadni vodi, če kisika ni, kisik pa tvorijo metan (zemeljski plin) kot stranski produkt. Ta plin se nato lahko zbira in gori kot gorivo.
Tehnologija ekipe Oregon State v nasprotju s tem uporablja biorazgradljiv material v odpadni vodi za napajanje aerobnih bakterij, ki prebavljajo snovi z uporabo kisika. Ko mikrobi oksidirajo te sestavine odplak - in čistijo vodo - ustvarjajo enakomeren tok elektronov. Ko elektroni tečejo od anode do katode znotraj gorivne celice, proizvajajo električni tok, ki ga lahko neposredno uporabimo kot vir energije. Poleg tega ta postopek očisti vodo bolj učinkovito kot anaerobna prebava in ne ustvarja neželenih stranskih produktov.
V laboratoriju so sestavili ekipo - ki se izboljša pri prejšnjih načrtih z bolj razporejenimi anodami in katodami in novim postopkom ločevanja materiala, ki izolira organsko vsebnost odpadne vode v bolj koncentrirani obliki - proizvede več kot dva kilovata na kubični meter odpadne vode, bistveno večjo količino kot prejšnje tehnologije anaerobne prebave. Za primerjavo, povprečno gospodinjstvo v ZDA kadar koli porabi približno 1, 31 kilovatov električne energije. Nova naprava lahko deluje na kateri koli organski material - ne samo na odpadno vodo, ampak tudi na slamo, živalske odpadke in stranske proizvode iz industrijske proizvodnje piva in mlečnih izdelkov.
Raziskovalci pravijo, da so tehnologijo dokazali v precej obsežnem obsegu v laboratoriju in so pripravljeni nadaljevati obsežno pilotno študijo. Iščejo sredstva za postavitev obsežne gorivne celice, ki bi bila idealno povezana s obratom za predelavo hrane, ki bi ustvaril dosleden in velik volumen pretoka odpadne vode. Napovedujejo, da bo uporaba tovrstne predelave odpadne vode, ko se bo tehnologija dokazala in se bodo stroški gradnje zmanjšali, ustvarila poceni obnovljivo električno energijo in zmanjšala stroške za predelavo odplak.
Ta tehnologija bi bila še posebej privlačna v državi v razvoju, kjer bi takoj rešila dva problema: pomanjkanje poceni električne energije in pomanjkanje čiste vode. Raziskave za izboljšanje učinkovitosti postopka še vedno potekajo, toda zdi se, da bodo kmalu minevali dnevi, ko se bo energija spuščala po stranišču.
