Energia ze ścieków

Energia ze ścieków

Dzięki nowo opracowanej technologii możliwe jest przetwarzanie ścieków w czystą energię elektryczną. Urządzenie, nazwane mikrobiologicznym ogniwem paliwowym, nie tylko przetwarza ścieki, ale stanowi również źródło energii elektrycznej. Nowa technologia – według naukowców Uniwersytetu Stanowego Pennsylvania – ukazuje możliwości ogromnych oszczędności finansowych.

Chociaż uzyskiwana moc jest stosunkowo niewielka, naukowcy mówią, że technologia jest wciąż udoskonalana i ostatecznie może zostać użyta np. by zasilać nawet niewielką oczyszczalnię ścieków. To rozwiązanie wydaje się być szczególnie atrakcyjne, zwłaszcza, jeżeli chodzi o kraje rozwijające się. Ogniwo może być również używane w stosunku do odpadów pochodzących z zakładów hodowli zwierząt, zakładów przetwórstwa żywności, a nawet misji kosmicznych.

Raport ukazał się w listopadowym wydaniu magazynu Environmental Science & Technology, który stanowi przegląd osiągnięć American Chemical Society – największego na świecie kręgu naukowego. Mikrobiologiczne ogniwo, podobne w konstrukcji do wodorowego ogniwa paliwowego, wyłapuje elektrony, które naturalnie są uwalniane przez bakterie, w miarę jak trawią one organiczną pożywkę. Wyłapane elektrony tworzą następnie prąd elektryczny. Ścieki nieprzerwanie płyną z jednej strony ogniwa, natomiast z drugiej strony przepływa powietrze, nieustannie generując elektryczność i jednocześnie usuwając materiał organiczny z wody. "Udało nam się uzyskać ponad 72 Watów mocy z jednego metra kwadratowego, co stanowi 2.8 razy więcej mocy niż moc uzyskiwana przez większe urządzenia prezentowane już w tym rokuj w ES&T " - pisał w opracowaniu Bruce Logan, inżynier środowiska ze Stanowego Uniwersytetu Pennsylvania.

Technologia gwałtownie się rozwija. Od czasu przedstawienia cytowanego opracowania, Logan i jego współpracownicy "zmusili" ogniwo do wyprodukowania ponad 350 Watów, z metra kwadratowego. "Dwa lata temu osiągaliśmy wyniki rzędu dziesiątych części Wata - obecnie możemy produkować setki Watów" mówi Logan. "Chcielibyśmy znaleźć się w zakresie 500 do 1000 W/m2. Szukamy następnej okazji, aby podnieść amplitudę mocy". Logan nie widzi sensu stosowania ogniw mikrobiologicznych jako np. źródła zasilania pojazdów czy budynków – tak jak to przewidziano przy ogniwach wodorowych. "Widzimy możliwość użycia ogniw mikrobiologicznych wszędzie tam, gdzie istnieje duża ilość materiału organicznego" dodaje Logan. Najbardziej adekwatną instalacją wydają się być oczyszczalnie ścieków, które w głównej mierze będą produkowały energię na potrzeby własne. Taka technologia będzie również niezmiernie istotna w krajach rozwijających się - jak sugeruje Logan - ponieważ będzie ona produkować elektryczność do sieci energetycznej, dając uzasadnienie utrzymywania oczyszczalni nie tylko ze względu na oczyszczanie ścieków. "Nawet, jeżeli wyprodukowana energia wystarczy jedynie do zasilania masztu przekaźnikowego, to i tak będzie to wystarczający powód by oczyszczalnia pracowała", mówi Logan.

David Bagley, naukowiec Uniwersytetu Toronto, obliczył, że potencjał energetyczny drzemiący w ściekach jest prawie dziesięć razy większy niż koszt ich przetworzenia. "Jeżeli bylibyśmy w stanie spożytkować jedynie 1/20 tej mocy, to możliwe było by utrzymanie równowagi", twierdzi Logan. "Jesteśmy pewni, że w przyszłości będziemy w stanie uzyskać znacznie więcej".

"W naszym systemie, dwie elektrody są oddzielone poprzez membranę wymiany protonowej (PEM), dokładnie tak jak to ma miejsce w standardowym ogniwie wodorowym, (...) to stwarza możliwość używania istniejących ogniw gazo-wodorowych wraz z bakteriami oczyszczającymi wodę". Aktualnie, mimo że podstawy konstrukcji ogniw są bardzo podobne, nie jest możliwe zastąpienie ogniwa mikrobiologicznego za pomocą wodorowego.

Urządzenie może być użyte również do oczyszczania ścieków z zakładów przetwórstwa żywności i gospodarstw hodowlanych - szczególnie z hodowli wieprzowych, które mają olbrzymie problemy z kosztami poniesionymi na oczyszczanie i odorami wokół obejścia. Nawet naukowcy z NASA zajmują się podobną technologia na użytek podboju kosmosu, by zamieniano odchody astronautów w dodatkową energię.