在現(xiàn)代城市中,廢水始終是一種讓人頭疼的產(chǎn)物,直接排放的話對環(huán)境污染極大,凈化處理的成本又太高。如今,美國的一些研究者找到了將其回收利用的新方法:發(fā)電。
美國俄勒岡州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)近日在英國《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy & Environmental Science)期刊發(fā)表了一篇文章,闡述了他們的發(fā)現(xiàn):利用微生物燃料電池(Microbial fuel cells, MFC)從廢水里面提取出電能。
“廢水中其實(shí)含有巨大的電能,但它們通常都被捆綁在有機(jī)分子上,非常難提取和利用。我們發(fā)明了一種新型的微生物燃料電池,里面的微生物在產(chǎn)出凈水的時候,是要吃進(jìn)有機(jī)物的,但我們給系統(tǒng)接上了陰極和陽極,利用兩級之間的吸力先將附在有機(jī)分子上的電子吸出來,讓它們形成一股電流,從而產(chǎn)生了電能。”
利用微生物和污染物發(fā)電的應(yīng)用也有其他形式,比如沼氣和甲烷發(fā)電,它們的原理是利用微生物先生成氫氣或甲烷,再轉(zhuǎn)化為電能。而這項(xiàng)新研究的突破點(diǎn)在于,微生物在凈水過程中,直接產(chǎn)生的便是電能,不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化。而且,這種系統(tǒng)的原料隨處可見,廁所排放物、稻草、釀酒廢渣等都可以。
“如果這種技術(shù)能進(jìn)行商業(yè)上的開發(fā)的話,我相信會有很光明的前景,因?yàn)閮艋瘡U水的過程本身產(chǎn)生的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了自身所需,還可以往外輸出。”研究報告的作者之一,俄勒岡州立大學(xué)生物環(huán)境工程學(xué)院的劉紅教授介紹,“這將帶來全球性的影響,尤其是省錢和可持續(xù)能源的發(fā)展上。”
其實(shí),利用微生物發(fā)電的想法多年前就有人提過了,但由于效率太低,一直讓人提不起興趣來。那么,這種新技術(shù)的發(fā)電效率如何呢?據(jù)劉紅教授的說法,每立方米廢水能產(chǎn)的電量是2000瓦,這個數(shù)字跟以往的微生物燃料電池發(fā)電技術(shù)相比,提高了10-50倍之多。
“我們這幾年進(jìn)行了一系列的改進(jìn),比如縮小陰陽極之間的距離,應(yīng)用新的分隔區(qū)材料,微生物菌種進(jìn)化等。如果能大批量建設(shè)的話,平攤掉昂貴的初始費(fèi)用,這種污水處理系統(tǒng)的價格跟目前全球廣泛采用的活性污泥系統(tǒng)(activated sludge system)是不相上下的,再加上出售電力獲得的利潤,會讓它更有優(yōu)勢。”
目前在歐美等發(fā)達(dá)國家,每年有近3%的耗電都是用來凈化廢水的,而這些電力又是靠燃料提供的,由此產(chǎn)生的花費(fèi)和溫室效應(yīng)不容小覷。俄勒岡州立大學(xué)的研究者在實(shí)驗(yàn)室取得了不錯的成績后,決定趁熱打鐵,進(jìn)行實(shí)地試點(diǎn)研究。研究者認(rèn)為目前最理想的選址是食品加工廠,因?yàn)槟抢锟梢苑(wěn)定地產(chǎn)生大量含有電能的廢水。