Pe măsură ce ne gândim la modul în care vom furniza nevoile din ce în ce mai mari de energie din lume pe parcursul secolului XXI, în general, discuțiile se schimbă între combustibili fosili, cum ar fi cărbunele, petrolul și gazele naturale, și sursele alternative de energie emergente, precum energia eoliană și solară . Totuși, din ce în ce mai mult, oamenii de știință și inginerii se uită la posibilitatea de a folosi o sursă de combustibil puțin probabilă pentru a genera electricitate: apele uzate pe care le aruncăm în mod curent în canalizare.
La începutul acestei săptămâni, inginerii Universității de Stat din Oregon au anunțat un nou avans în celulele microbiene care generează electricitate din apele uzate. După cum este descris într-un articol din revista Energy and Environmental Science, ei au dezvoltat o tehnologie care folosește bacteriile pentru a recolta energie din componentele biodegradabile ale apelor reziduale, cu o viteză de 10 până la 50 de ori mai eficientă decât metodele anterioare.
Inginerul Hong Liu lucrează cu celula de combustibil din laborator. (Foto prin Oregon State University) „Dacă această tehnologie funcționează la scară comercială așa cum credem că o va face, tratarea apelor uzate ar putea fi un producător de energie imens, nu un cost energetic imens”, a spus Hong Liu, unul dintre autorii studiului. „Acest lucru ar putea avea un impact în întreaga lume, a economisi o sumă mare de bani, a oferi un tratament mai bun al apei și a promova sustenabilitatea energetică.”
În prezent, metodele convenționale utilizate pentru tratarea apelor uzate consumă o cantitate mare de energie - aproximativ trei la sută din toată energia electrică utilizată în țară, estimează specialiștii. Dacă oamenii de știință sunt capabili să-și dea seama de o modalitate eficientă de a genera electricitate ca parte a procesului, ar putea transforma această ecuație pe cap. Conceptul a existat de ceva vreme, dar doar recent, progresele practice ne-au adus mai aproape de a folosi principiul comercial.
Metodele anterioare s-au bazat pe digestia anaerobă, în care bacteriile descompun elemente biodegradabile în apele uzate în absența oxigenului și produc metan (gaz natural) ca produs secundar. Acest gaz poate fi apoi colectat și ars ca combustibil.
Tehnologia echipei de stat din Oregon, în schimb, valorifică materialul biodegradabil din apele uzate pentru a alimenta bacteriile aerobe, care digeră substanțele cu ajutorul oxigenului. Când microbii oxidează aceste componente ale apelor reziduale - și, la rândul lor, curăță apa - produc un flux constant de electroni. Pe măsură ce electronii curg din anod către catod într-o celulă de combustibil, ei produc un curent electric, care poate fi folosit direct ca sursă de energie. În plus, acest proces curăță apa mai eficient decât digestia anaerobă și nu produce subproduse nedorite.
În laborator, configurația echipei - care se îmbunătățește la proiectările anterioare cu anodi și catode mai distanțate și un nou proces de separare a materialelor care izolează conținutul organic al apelor uzate într-o formă mai concentrată - a produs mai mult de doi kilowati pe metru cub de apă uzată, o cantitate semnificativ mai mare decât tehnologiile anterioare de digestie anaerobă. Pentru comparație, gospodăria medie din SUA utilizează aproximativ 1, 31 kilowati de electricitate la un moment dat. Noul dispozitiv poate folosi orice fel de material organic - nu numai apa uzată, ci și paie, deșeuri animale și produse secundare din producția industrială de bere și lactate.
Cercetătorii spun că au dovedit tehnologia la o scară destul de substanțială în laborator și sunt pregătiți să continue un studiu pilot la scară largă. Aceștia încearcă să finanțeze pentru înființarea unei pile de combustibil la scară largă, în mod ideal cuplată cu o fabrică de procesare a alimentelor, care ar produce un flux constant de ape uzate. Acestea prevăd că, odată ce tehnologia este dovedită și costurile de construcție vor scădea, aplicarea acestui tip de prelucrare a apelor uzate va produce energie electrică regenerabilă cu costuri reduse și va reduce costurile de prelucrare a apelor reziduale.
Această tehnologie ar fi deosebit de atrăgătoare într-o țară în curs de dezvoltare, unde ar rezolva imediat două probleme: lipsa de energie electrică ieftină și lipsa apei curate. Cercetările privind îmbunătățirea eficienței procesului sunt încă în desfășurare, dar se pare că în curând, zilele de scurgere a energiei în toaletă vor fi terminate.
