尿液燃料電池:廢水發(fā)電還(hái)能(néng)順便消毒?

2017-06-22

      據外媒(AcienceAlert)報道(dào),随著(zhe)化石能(néng)源逐漸讓位于可再生能(néng)源,以尿液為燃料的微生物燃料電池聽起(qǐ)來是個很不錯的創意。

  科學(xué)研究發(fā)現,使用尿液燃料電池在為手機和電燈供電的同時(shí),微生物反應還(hái)能(néng)殺死廢水中的病原體。這(zhè)種(zhǒng)技術一舉多得的便利對(duì)發(fā)展中國(guó)家更有吸引力。

  西英格蘭大學(xué)在2015年進(jìn)行一項實驗,使用小便池配合廉價的尿燃料電池,成(chéng)功為房間電燈供電。實驗參與方樂施會(huì)看到(dào)尿燃料電池在災區和難民營這(zhè)種(zhǒng)地方的應用潛力。這(zhè)些地區往往電力供應不足,缺乏照明的夜晚很容易滋生犯罪。

  如果僅僅作為能(néng)源替代手段,尿燃料電池尚不足以被(bèi)廣泛采用,但發(fā)電同時(shí)還(hái)為污水消毒這(zhè)一特性,卻有可能(néng)為它開(kāi)辟更多使用場景,包括在基礎設施落後(hòu)的地區作為清潔措施使用。

  這(zhè)種(zhǒng)技術靠微生物燃料電池(MFC)運行,電池中的微生物進(jìn)食有機物質——比如尿液——在生長(cháng)過(guò)程中産生能(néng)量。

  “MFC系統本質上是使用微生物將(jiāng)生物化學(xué)能(néng)轉化為電能(néng)的一個系統,我們將(jiāng)轉化得到(dào)的能(néng)量稱為‘尿電’(urine-tricity)。”實驗的主要研究員愛羅普洛斯博士(Dr Ioannis Ieropoulos)在2015年解釋說(shuō)。

  MFC的消毒功能(néng)可能(néng)源于微生物在産能(néng)過(guò)程中産生的過(guò)氧化氫。消毒過(guò)程在燃料電池系統的後(hòu)期發(fā)生,所以不會(huì)傷及為MFC供電的微生物。

  實驗中意外發(fā)現的消毒功能(néng)讓研究者産生通過(guò)MFC淨化廢水的想法。為此,他們選擇沙門氏菌菌株來檢測MFC的消毒效果。沙門氏菌是最常見的胃腸道(dào)病原體之一,感染人體後(hòu)會(huì)導緻典型的食物中毒症狀。研究者將(jiāng)沙門氏菌引入到(dào)MFC級聯系統中,以觀察MFC在流動條件下的消毒能(néng)力。

  研究者在淨化結束後(hòu)測量剩餘的病原體數量,結果如人所願:沙門氏菌的數量大大降低。

  實驗人員對(duì)結果喜出望外,他們發(fā)現了一個一舉多得的生物系統,不僅能(néng)廢物再利用,還(hái)能(néng)發(fā)電和高效滅菌。

  初步試驗中,MFC系統將(jiāng)病原體數量降低到(dào)常規衛生标準中可接受的水平。研究人員随後(hòu)繼續開(kāi)展研究,嘗試實現100%的消毒效果。

  比爾·梅林達·蓋茨基金會(huì)是這(zhè)個項目的創立方,為了提高尿液電池的公衆關注,團隊將(jiāng)這(zhè)種(zhǒng)技術帶到(dào)世界著名的音樂會(huì)上。2016年英國(guó)格拉斯頓伯裡(lǐ)音樂節(Glastonbury Music Festival)上,組織方搜集人們的尿液為音樂節顯示闆供電。音樂會(huì)尿液電池實踐證明,“微生物燃料電池可産生500兆瓦-2.8伏的穩定電力輸出”。

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