Группе ученых при финансовой поддержке исследовательского совета физических и инженерных наук Великобритании удалось разработать процесс обработки сточных вод с использованием микроорганизмов, который не требует дополнительного использования электрической энергии. Более того, используемые микроорганизмы могут быть применены для получения высококачественного водородного топлива.
То, что отходы в сточных водах являются неиссякаемым источником энергии ученым известно давно. Учеными различных стран мира были предприняты попытки использования этих колоссальных объемов энергии, однако до сих пор эффективного способа найдено не было.
Команда специалистов из университета Ньюкасла совместно с частной компанией Northumbrian Water Ltd на конференции «Фестиваль Науки Великобритании» опубликовали результаты проведенных исследований. Ими была разработана оригинальная бактериальная электролитическая водородная ячейка (оригинальное название – Hydrogen Microbial Electrolysis Cell), которая способна использовать сточные воды для получения энергии. Испытания были произведены на очистных сооружениях в Тайнсайнде, мощнейшей городской агломерации на территории всего северо-востока Великобритании.
Принцип действия новой ячейке основан на прокачке сточных вод через ячейку, в структуре углеродных волокон которой находятся специализированные микроорганизмы, начинающие вырабатывать ионы и электроны водорода в процессе поглощения органических соединений. Поступающие на анод электроны обеспечивают наличие электрического тока. В то же время ионы водорода в свободной форме направляются к катоду, где под воздействием слабого электрического заряда трансформируются в молекулы газообразного водорода. При этом взаимодействии электрической энергии вырабатывается больше, чем тратится, то есть образуется избыточное количество электроэнергии, которое может быть использовано вне системы.
На текущем этапе развития технологии ученые занимаются повышением эффективности процесса выделения водорода, однако, по словам самих специалистов, существуют реальные предпосылки, позволяющие собирать водород не только в чистое топливо, но и в вещества более высокого значения. Для получения сложных органических соединений потребуются манипуляции с электронами водорода, реализация которых требует соответствующего оборудования и временных ресурсов исследователей.
Профессор Tom Curtis (Том Кертис), работающий в университете Ньюкасла отдельно отметил тот факт, что сегодня на очистку сточных вод тратится колоссальное количество энергетических ресурсов, что с учетом современного технологического развития просто контрпродуктивно. На самом же деле, в сточных водах заключено количество энергии, минимум в три раза превышающий сегодняшние затраты на их очистку. Именно поэтому организуя замкнутый самодостаточный процесс очищения сточных вод, удастся не только избежать энергетических трат, но и получать избыточное количество энергии и водородного топлива, которые могут быть применены в других сферах.
Основное преимущество вышеописанной системы заключается в том, что в качестве сырья выступают неочищенные сточные воды, при этом для протекания процесса достаточно естественной температуры. В то же время для работы подавляющего большинства имеющихся сегодня анаэробных реакторов, требуется наличие мощного концентрированного теплового источника, что в значительной степени способствует снижению энергетической эффективности процесса.