Как получить электроэнергию из канализационных стоков [ Редагувати ]

Сотрудники Университета штата Пенсильвания разработали прототип уникального генератора, вырабатывающего электричество путем разложения канализационных стоков. Принцип работы микробиологического топливного элемента позаимствован у природы. В частности, реакции, протекающие в устройстве, аналогичны тем, которые происходят в любом живом организме при переработке пищи.

В обычном состоянии белки, жиры и углеводы, имеющиеся в сточных водах, подвергаются ферментативному окислению, в процессе которого образуются свободные электроны. Эти электроны впоследствии участвуют в дыхании бактерий, соединяясь с молекулами кислорода. Однако если лишить бактерии кислорода, электроны можно использовать для генерации электрического тока.

Микробиологический топливный элемент устроен следующим образом. В центре цилиндра длиной 15 сантиметров размещен катод, окруженный специальной мембраной, проницаемой исключительно для протонов. Вокруг катода расположены восемь анодов, вблизи которых производится разложение нечистот (см. рисунок). Образовавшиеся при этом протоны устремляются через мембрану к катоду, а электроны в условиях отсутствия кислорода перемещаются к анодам. Далее протоны, поступающие с анодов электроны и кислород, находящийся в пространстве между катодом и мембраной, участвуют в реакции с образованием воды (производится очистка канализационных стоков). Кроме этого, во внешнюю цепь поступает электричество.

Впрочем, мощность прототипа генератора пока не высока. По словам ученых, эффективность устройства на сегодняшний день составляет лишь 10 процентов от максимально возможной. Тем не менее, исследователи уверены, что в будущем микробиологические топливные элементы смогут вырабатывать порядка 51 киловатт электричества из отходов, сливаемых в канализацию городом с населением в 100 тысяч человек.