微生物燃料電池從廢水中回收凈水并取得能量合成塑料
2014-04-16 19:03:39
admin
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據(jù)搜狐財(cái)經(jīng)網(wǎng)2012年9月4日訊 在美國(guó)，廢水處理每年要耗費(fèi)相當(dāng)于四個(gè)國(guó)家*大的發(fā)電廠的電能。但是，未來(lái)廢水處理并不是一定要如此吞噬能源，很快這種處理過(guò)程就或許可以用以生產(chǎn)能量了。
由科瓦利斯市俄勒岡州立大學(xué)的劉紅領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組計(jì)劃用微生物燃料電池來(lái)回收污水中的能量，并從每升污水中產(chǎn)生大約2.87瓦特的電力。這差不多是從一個(gè)這樣的電池中通常消耗的電能的兩倍了。而且，該過(guò)程的副產(chǎn)品可以用來(lái)產(chǎn)生便宜的、可生物降解的塑料。
廢水含有巨大的能量，這能量聚集在有機(jī)物分子中，但是很難接近它們。俄勒岡燃料電池在那些能正常消化有機(jī)物質(zhì)以產(chǎn)生水的微生物中運(yùn)行。盡管燃料電池隔絕氧氣，但是它能將質(zhì)子和氧融合形成水，從而轉(zhuǎn)化質(zhì)子，用正極和負(fù)極間的電壓把這些質(zhì)子從微生物中分離出來(lái)，創(chuàng)造了電流。
俄勒岡的設(shè)計(jì)不但可以改變電極中微生物的混合，而且也成功地把更多電極擠進(jìn)燃料電池中而不是以前的那個(gè)版本。劉紅說(shuō)她實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是在未來(lái)的5年里按比例放大那個(gè)設(shè)備，使它更便宜。
污水處理的副產(chǎn)品也可以被利用。工程師正在設(shè)法把甲烷轉(zhuǎn)變成可生物降解的塑料?；孟胫械乃芰蠈⒛苌锝到?，用有機(jī)物制造，并能夠被輕易分解。目前polyhydroxyalkanoate（PHA）似乎是watechliuhede選擇。但是PHA塑料是用嗜糖的基因修改過(guò)的細(xì)菌制造的，這個(gè)過(guò)程既昂貴也復(fù)雜，使得它難以和傳統(tǒng)塑料競(jìng)爭(zhēng)。過(guò)去，研究人員用廢水處理的副產(chǎn)品來(lái)生產(chǎn)能量，有時(shí)候甚至制造塑料，但*近所有這些努力都集中于沉積物的中的“爛泥”、固體垃圾和化學(xué)物質(zhì)。因?yàn)檫@種爛泥由許多不同的復(fù)合物組成，所以能產(chǎn)生一種更不穩(wěn)定的塑料。
因此，加州Mango Materials的茉莉·摩斯和同事們現(xiàn)在正在利用廢水處理的另一種主要副產(chǎn)品甲烷。比起把糖變成塑料的典型細(xì)菌——甲烷氧化菌，一種以甲烷為食的簡(jiǎn)單有機(jī)物，更擅長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成聚合物。把甲烷壓進(jìn)一大桶來(lái)自廢水處理廠本身的甲烷氧化菌內(nèi)，并混合了冒著泡的氧氣氣流和一些其他的營(yíng)養(yǎng)物。結(jié)果就得到了一種可以從細(xì)菌中分離開(kāi)來(lái)的復(fù)合物粉末并聚合變成球，形成商業(yè)塑料產(chǎn)品。
摩斯期望他們的來(lái)自污水的塑料，能夠應(yīng)用在各種各樣的臨時(shí)的或一次性的產(chǎn)品上，從包裝材料到裝飾產(chǎn)品。
潔凈的水本身是廢水收集的產(chǎn)品之一。在新加坡，回收自人類(lèi)廢棄的水凈化后被當(dāng)做“新生水”來(lái)出售。這個(gè)曾經(jīng)依賴(lài)于馬來(lái)西亞以獲得飲用水的國(guó)家計(jì)劃到2060年，通過(guò)污水回收來(lái)生產(chǎn)全國(guó)用水量一半的水。
經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的污水處理之后，廢水通過(guò)有著非常精細(xì)的篩孔的薄膜后去除大顆粒，之后，用反滲透清除細(xì)菌和其它有害物質(zhì)。接著，污水在封閉的環(huán)境中由紫外線殺死殘留的微生物。處理過(guò)的水主要是去用于工業(yè)上的制冷，但是，也是可以用來(lái)和水廠的水混合用于飲用。