Американские ученые разработали технологию, которая позволяет очищать городские сточные воды и одновременно вырабатывать электричество при помощи бактерий, разрушающих органику и выделяющих электроны, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Бактерии на батареях

Группа инженеров под руководством Брюса Логана (Bruce Logan) из университета штата Пенсильвания в городе Юниверсити Парк (США) изобрела новый способ получения электричества, экспериментируя с бактериальными топливными ячейками и установкой так называемого обратного электродиализа.

«Мы взяли две технологии с ограниченной сферой применения, соединили их и получили новую, которая позволяет обойти ограничения ее индивидуальных составляющих», – пояснил Логан.

Как объясняют ученые, биотопливные батареи вырабатывают электричество при помощи специальных штаммов бактерий, выделяющих электроны в окружающую среду.

В таких ячейках бактерии поглощают питательные вещества и выделяют часть энергии в виде протонов и электронов, создающих электрический ток.

Электрогенераторы на основе обратного электродиализа позволяют извлекать энергию из разницы в солености в двух смешивающихся потоках жидкости. Для этого емкость устройства делится на набор из узких ячеек при помощи специальных мембран, пропускающих ионы положительно заряженного натрия или отрицательно заряженного хлора.

При работе этой батареи через часть ячеек пропускается соленая вода, а через соседние с ними – дистиллированная жидкость. Частично проницаемые мембраны пропускают только положительные или отрицательные ионы, в результате чего в сосуде возникает разница в потенциалах, которая проявляется в виде электрического тока.

Два в одном

Логан и его коллеги обнаружили, что подключение биотопливного элемента к установке обратного электродиализа заметно улучшило ее эффективность и позволило уменьшить число мембран внутри нее. Новый электрогенератор может быть использован для очистки городских и промышленных сточных вод.

«Бактерии в ячейке быстро расправились с органическими частицами в сточных водах. Эта часть отходов хуже всего извлекается из воды традиционными методами, и ее эффективное удаление требует применения сложных фильтров. Более крупные частицы, с которыми микробы справляются плохо, можно удалить классическими методами», – продолжил инженер.

Как объясняют инженеры, в их электрогенераторе-очистителе сточные воды занимают место относительно чистой воды. В качестве соли используется карбонат аммония – соединение аммиака и углекислого газа.

Эта соль идеально походит для переработки жидких отходов – у нее низкая себестоимость, и она легко испаряется из раствора при нагреве до 43 градусов Цельсия. Для этого можно использовать тепло отработавших газов и другие виды потерянной энергии на промышленных предприятиях.

«Потерянное тепло "съедает» от 7 до 17 процентов энергоресурсов, которые расходуются промышленностью. Практически везде существует источник такого тепла, которое теряется безвозвратно. Наша технология позволит использовать его", – заключает Логан.