据物理学家组织网报道,美国俄勒冈州立大学的研究人员利用微生物燃料电池技术,成功使污水处理厂的废水直接产生电力。这一突破为未来污水处理厂实现电力自给自足,甚至将多余电力出售提供了可能。研究成果已发表在《能源与环境科学》期刊上。
该技术基于细菌氧化有机物的过程,使燃料电池从阳极到阴极产生电子并形成电流。与传统微生物燃料电池相比,新技术单位体积污水的产电量提高了10至50倍,甚至达到100倍。研究人员认为,这一方法有望取代已广泛使用近一个世纪的“活性污泥法”,彻底改变全球污水处理厂的运作模式。
俄勒冈州立大学生物和生态工程副教授刘宏(音译)表示:“如果该技术实现商业化规模运作,污水处理厂将从能耗大户转变为巨大的能源生产源。这将节省大量资金,提供更优的水处理技术,并促进能源可持续发展。”
据估计,在美国和其他发达国家,约3%的电力用于废水处理,而这些电力主要来自化石燃料。充分挖掘废水的能源潜力,理论上可在不增加温室气体排放的情况下提供数倍于当前消耗的能源。
几年前,该团队曾探索过类似技术,但当时产电量极低。通过“降低阳极阴极间距、优化微生物种类和采用新型分离器材料”,新系统使液体反应器每立方米体积产生超过2000瓦的电力,远超其他微生物燃料电池的功率密度。
与基于厌氧分解产生甲烷的废水处理法相比,新系统避免了硫化氢生成和甲烷泄漏等环境问题。目前,该系统已在实验室达到相当规模。研究人员正寻找测试地点,准备开展预备试验。后续研究将聚焦于筛选更高效的微生物、降低材料成本以及改进技术以实现商业化,进一步降低成本。初步估计,该技术的基本建设成本与活性污泥系统相当,若考虑电力销售,甚至更具经济优势。
此外,几乎所有有机废物,如草秸秆、动物粪便、葡萄酒、啤酒或奶制品副产品,均可用于发电。该方法对电力有限的发展中国家,尤其是偏远地区,具有特殊价值。