Når vi grubler på hvordan vi kommer til å forsyne verdens økende energibehov i løpet av det 21. århundre, svinger diskusjonen vanligvis mellom fossilt brensel som kull, olje og naturgass, og nye alternative energikilder som vind og solkraft. . I økende grad ser forskere og ingeniører imidlertid på muligheten for å benytte en usannsynlig drivstoffkilde for å produsere strøm: avløpsvannet som vi rutinemessig skyller ned avløpet.
Tidligere denne uken kunngjorde ingeniører fra Oregon State University et nytt fremskritt innen mikrobielle brenselceller som produserer strøm fra avløpsvann. Som beskrevet i en artikkel i tidsskriftet Energy and Environmental Science, har de utviklet en teknologi som bruker bakterier for å høste energi fra de biologisk nedbrytbare komponentene i kloakk med en hastighet som er 10 til 50 ganger mer effektiv enn tidligere metoder.
Ingeniør Hong Liu jobber med brenselcellen på laboratoriet. (Foto via Oregon State University) "Hvis denne teknologien fungerer i kommersiell skala slik vi tror den vil, kan behandlingen av avløpsvann være en enorm energiprodusent, ikke en enorm energikostnad, " sa Hong Liu, en av forfatterne av studien. "Dette kan ha innvirkning rundt om i verden, spare mye penger, gi bedre vannbehandling og fremme bærekraftig energi."
For øyeblikket bruker konvensjonelle metoder som brukes til å behandle avløpsvann mye energi - omtrent tre prosent av all elektrisitet som brukes i landet, anslår eksperter. Hvis forskere er i stand til å finne ut en effektiv måte å produsere strøm som en del av prosessen, kan de snu denne ligningen på hodet. Konseptet har eksistert i noen tid, men først i det siste har praktiske fremskritt brakt oss nærmere å bruke prinsippet kommersielt.
Tidligere metoder baserte seg på anaerob fordøyelse, der bakterier bryter ned biologisk nedbrytbare elementer i avløpsvann i fravær av oksygen og produserer metan (naturgass) som et biprodukt. Denne gassen kan deretter samles opp og brennes som drivstoff.
Oregon State teamets teknologi, derimot, utnytter det biologisk nedbrytbare materialet i avløpsvannet for å mate aerobe bakterier, som fordøyer stoffene ved bruk av oksygen. Når mikroberne oksiderer disse avløpskomponentene - og i sin tur renser vannet - produserer de en jevn strøm av elektroner. Når elektronene strømmer fra anoden til katoden i en brenselcelle, produserer de en elektrisk strøm, som kan brukes direkte som en strømkilde. I tillegg renser denne prosessen vannet mer effektivt enn anaerob fordøyelse og produserer ikke uønskede biprodukter.
I laboratoriet produserte teamets oppsett - som forbedrer ved tidligere design med anoder og katoder med nærmere avstand og en ny materialeseparasjonsprosess som isolerer det organiske innholdet i avløpsvann i en mer konsentrert form - mer enn to kilowatt per kubikkmeter avløpsvann, en betydelig større mengde enn tidligere anaerobe fordøyelsesteknologier. Til sammenligning bruker den gjennomsnittlige amerikanske husholdningen omtrent 1, 31 kilowatt strøm til enhver tid. Den nye enheten kan brukes på alle slags organisk materiale - ikke bare avløpsvann, men også halm, animalsk avfall og biprodukter fra industriell produksjon av øl og meieri.
Forskerne sier at de har bevist teknologien i ganske betydelig skala i laboratoriet, og er klare til å gå videre til en storstilt pilotstudie. De søker finansiering for å etablere en storstilt brenselcelle, ideelt kombinert med et matprosesseringsanlegg, som vil produsere en jevn strøm med stort volum av avløpsvann. De spår at når teknologien er bevist og byggekostnadene kommer ned, vil bruken av denne typen avløpsbehandling produsere fornybar strøm til lave kostnader og redusere kostnadene for prosessering av kloakk.
Denne teknologien vil være spesielt tiltalende i et utviklingsland, der den umiddelbart ville løse to problemer: mangel på billig strøm og mangel på rent vann. Forskning om effektivisering av prosessen pågår fortsatt, men det ser ut til at snart nok er dagene med å skylle energi ned på toalettet, over.
