Модифицированная бактерия сможет вырабатывать электричество из сточных вод

Модифицированная бактерия сможет вырабатывать электричество из сточных вод

Топливный элемент, питаемый живой бактерией, смог успешно переработать 13% энергии сточных вод в электричество — в то же самое время, очистив отходы канализации. Ученые надеются на то, что генная инженерия может сделать энергопроизводительность бактерии еще эффективнее.

Переработка сточных вод и другого жидких отбросов потребляет около 2% всего американского потребления энергии, что в денежном эквиваленте выражается в существенной сумме в 25 млрд долларов США в год. При этом, по подсчетам экспертов, для производства самого углеродистого материала , используемого при очистке, уходит в девять раз больше энергии, чем требуется на обработку всей массы грязной сточной воды. Микробиологи уверены в том, что им удастся существенно снизить затраты потребляемой энергии, используя генетически модифицированных бактерий для очистки сточных вод и производства электричества.

«Бактерии могут стать существенным и недорогим источником энергии», — утверждает Орианна Бретчер, исследователь из Института Крэйга Вентера, города Сан Диего, штат Калифорния. «Если мы сможем восполнять затраты энергии, то очистка сточных вод станет фактически бесплатной».

Бретчер в общих словах описала принцип действия 380-литрового топливного элемента на собрании американского Химического сообщества, собравшегося в Сан Диего на этой неделе. Элемент использует живых микробов для расцепления органических отходов и производства электронов и протонов. Появившиеся в результате реакции электроны собираются анодом, в то время как протоны проходят сквозь проницаемую мембрану к катоду. Появившееся в результате между двумя электродами напряжение позволяет топливному элементу производить электрический ток.

Топливный элемент: существенное улучшение

Новость явила собой существенное улучшение разрабатываемого институтом топливного элемента. Старый «генератор тока» имел 75-литровый объем и мог отбирать лишь 2% потенциальной энергии сточных вод. Однако, лучше не значит оптимально. Технологию будут продолжать совершенствовать, так как на сегодняшний момент ее низкая пропускная способность не может на равную конкурировать с конвенциональной системой очистки сточных канализационных вод — технологии, которая позволяет быстро перерабатывать огромный объем воды.

Используя генетически модифицированных микробов и их способность к потреблению органического мусора, а также улучшив передачу электронов на электрод, Бретчер надеется перерабатывать от 30 до 40% доступной энергии.

На данный момент, генетически модифицированные микробы не используются в муниципальных или частных очистных станциях. Потенциал их использования в качестве топливного элемента должен будет пройти апробацию Агентства по защите окружающей среды США, и лишь затем допущен к промышленном использованию.

Естественное соперничество

Конвенциональная система очистки воды, однако, уже нашла способ уничтожения зловредных микробов, еще до того, как вода попадет обратно в природную среду. В этом используется хлорин, озон и ультрафиолетовый свет. Также, разработчикам данной системы уже было выдано разрешение на пилотный проект по использованию модифицированных бактерий в качестве «разведчиков», обнаруживающих протечки в системе канализации.

Роланд Кьюзик, инженер университета штата Пенсильвания, занимающийся охраной окружающей среды утверждает, что генетически запрограммированные микробы могут увеличить производительность станций по очистке воды, однако при этом может возникнуть проблема с ограничением роста колонии микробов. «В сточных водах живут миллионы микробов. Поэтому каждый раз, когда вы сливаете сточную воду, вы привносите в систему конкуренцию», говорит Кьюзик.

Автор

Запись опубликована 30 Март 2012 в разделе Технологии