Dok razmišljamo o tome kako ćemo tijekom 21. stoljeća osigurati sve veće energetske potrebe, rasprava se obično kreće između fosilnih goriva poput uglja, nafte i prirodnog plina i novih alternativnih izvora energije poput vjetra i solarne energije, Međutim, sve češće znanstvenici i inženjeri gledaju na mogućnost iskorištavanja malo vjerojatnog izvora goriva za proizvodnju električne energije: otpadne vode koje redovito ispuštamo u odvod.
Ranije ovog tjedna, inženjeri Sveučilišta Oregon State najavili su novi napredak u mikrobnim gorivnim ćelijama koje proizvode otpadnu vodu. Kao što je opisano u članku u časopisu Energy and Environmental Science, razvili su tehnologiju koja koristi bakterije za skupljanje energije iz biorazgradivih komponenti kanalizacije brzinom koja je 10 do 50 puta učinkovitija od prethodnih metoda.
Inženjer Hong Liu radi s gorivom ćelijom u laboratoriju. (Foto putem Sveučilišta Oregon State) "Ako ova tehnologija djeluje na komercijalnoj razini onako kako vjerujemo da će, pročišćavanje otpadnih voda može biti ogroman proizvođač energije, a ne ogroman trošak energije", rekao je Hong Liu, jedan od autora studije. "To bi moglo utjecati na čitav svijet, uštedjeti mnogo novca, pružiti bolji pročišćavanje vode i promovirati energetsku održivost."
Trenutno, konvencionalne metode koje se koriste za obradu otpadnih voda troše mnogo energije - otprilike tri posto sve električne energije koja se koristi u zemlji, procjenjuju stručnjaci. Ako znanstvenici uspiju smisliti učinkovit način proizvodnje električne energije u sklopu procesa, mogli bi okrenuti ovu jednadžbu na glavu. Koncept postoji već neko vrijeme, ali tek nedavno su nas praktični napredak približili komercijalnom zapošljavanju tog načela.
Dosadašnje metode oslanjale su se na anaerobnu probavu, u kojoj bakterije razgrađuju biorazgradive elemente u otpadnoj vodi u nedostatku kisika i stvaraju metan (prirodni plin) kao nusprodukt. Taj se plin tada može sakupljati i sagorijevati kao gorivo.
Tehnologija tima Oregon State koristi nasuprot biorazgradivom materijalu u otpadnim vodama za hranjenje aerobnim bakterijama, koje tvari upotrebljavaju kisikom. Kada mikrobi oksidiraju ove komponente kanalizacije - a zauzvrat, čiste vodu - stvaraju stalan tok elektrona. Kako elektroni struju od anode do katode unutar gorivne ćelije, oni proizvode električnu struju koja se može izravno koristiti kao izvor energije. Uz to, ovaj postupak čisti vodu učinkovitije od anaerobne probave i ne stvara neželjene nusprodukte.
U laboratoriju se postavilo tim - koji se poboljšava u odnosu na prethodni dizajn s usko raspoređenim anodama i katodama i novim postupkom odvajanja materijala koji izolira organski sadržaj otpadne vode u koncentriranijem obliku - koji proizvodi više od dva kilovata po kubičnom metru otpadne vode, znatno veća količina od prethodnih tehnologija anaerobne probave. Za usporedbu, prosječno američko kućanstvo u bilo kojem trenutku koristi oko 1, 31 kilovata električne energije. Novi uređaj može pokrenuti bilo koju vrstu organskog materijala - ne samo otpadne vode, već i slamu, životinjski otpad i nusprodukte iz industrijske proizvodnje piva i mliječnih proizvoda.
Istraživači kažu da su tehnologiju dokazali na prilično znatnim mjerilima u laboratoriju i da su spremni krenuti u opsežnu pilot-studiju. Oni traže financijska sredstva za postavljanje velikih gorivnih ćelija, idealno u kombinaciji s pogonom za preradu hrane, koji bi proizveo dosljedan protok otpadnih voda velikog obima. Predviđaju da će, nakon što se tehnologija dokaže i smanje troškovi izgradnje, primjena ove vrste prerade otpadnih voda proizvesti jeftinu obnovljivu električnu energiju i smanjiti troškove obrade kanalizacije.
Ova bi tehnologija bila posebno privlačna u zemlji u razvoju, gdje bi se odmah riješila dva problema: nedostatak jeftine električne energije i nedostatak čiste vode. Istraživanja za poboljšanje učinkovitosti postupka još uvijek traju, ali čini se da će se uskoro dogoditi da prođu dani ispiranja energije niz zahod.
