近日,美國俄勒岡州立大學(xué)的工程師們在改善微生物燃料電池性能方面取得突破。他們研制出一種可以直接利用污水來發(fā)電的新型微生物燃料電池,這或許會使今后的污水處理廠在用電方面不但可自給自足,甚至還能夠向外供電。
相比傳統(tǒng)微生物燃料電池,這種新型電池的發(fā)電效率可高出10~100倍。研究者表示,這項既可以處理污水又可以發(fā)電的技術(shù)將徹底改變?nèi)蛭鬯幚順I(yè),替代目前已經(jīng)使用了近一個世紀(jì)的活性污泥處理法。在美國國家科學(xué)基金會資助下,相關(guān)成果日前發(fā)表于專業(yè)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》。
“如果這項技術(shù)能夠商業(yè)化,污水處理廠將從耗電大戶變成發(fā)電大戶。”俄勒岡州立大學(xué)生物與生態(tài)工程系副教授Hong Liu說:“它將產(chǎn)生世界性的影響,節(jié)省大量資金,并促進(jìn)能源的可持續(xù)利用。”
據(jù)專家估計,在歐美等發(fā)達(dá)國家,每年有約3%的電力用于污水處理,這不但消耗了大量化石燃料,還導(dǎo)致了溫室氣體的排放。但這項新技術(shù)如果發(fā)揮到最大潛力,理論上將提供數(shù)倍于目前污水處理廠所消耗的電能,且不排放任何溫室氣體。
實際上,科學(xué)家?guī)资昵熬鸵呀?jīng)發(fā)現(xiàn)某些微生物具有發(fā)電的能力,而該校研究人員幾年前已經(jīng)開發(fā)出了此項技術(shù)的原型,但當(dāng)時的技術(shù)并不能產(chǎn)生足夠的電力。
通過不斷加以改進(jìn),如縮小正負(fù)極的間距,培養(yǎng)更有效的微生物以及采用一種新型分離材料,目前的技術(shù)可以從每立方米的污水中生產(chǎn)出2千瓦的電能,其效率遠(yuǎn)超現(xiàn)有微生物電池。
同時,相對于另一種利用污水來發(fā)電的方法沼氣發(fā)電法,此項技術(shù)不僅效率更高,而且不會產(chǎn)生硫化氫、甲烷等有害或溫室氣體。
目前,該技術(shù)已經(jīng)在實驗室得到充分驗證,Hong Liu表示,下一步將尋找合適的實際測試對象。“我們初步打算與一家食品加工廠進(jìn)行合作,該廠可以穩(wěn)定排放一種污染物與比例相對固定的廢水。” Hong Liu說。
另據(jù)該校研究人員介紹,未來的研究將集中在尋找發(fā)電效率更高的微生物、減少相關(guān)材料成本等方面。
一旦上述研究完成,研究者預(yù)計,使用新技術(shù)的成本將會與傳統(tǒng)污水處理廠的處理成本相差無幾,而如果將其今后發(fā)電所帶來的效益計算在內(nèi),采用新技術(shù)甚至成本更低。