Бактерии готовы превратить стоки в чистую воду и электричество

Человечество уже давно в достаточной мере осознаёт свою ответственность за окружающую среду. Мы много производим и потребляем и, конечно, загрязняем воздух, воду и почву – всё то, без чего была бы невозможна сама жизнь на Земле, по крайней мере, такой, какой мы её знаем. В частности, на данный момент разработано и введено в эксплуатацию множество технологий по очистке сточных вод. Но прогресс неумолим и требует совершенствования во всём.

Одна из самых новых и перспективных технологий очистки сточных вод основана на использовании так называемого микробного топливного элемента (МТЭ). Он представляет собой биотехнологическое устройство, в котором бактерии в ходе своей жизнедеятельности потребляют органические вещества и «вырабатывают» протоны и электроны. При этом электроны собираются на аноде, а протоны направляются через специальную мембрану к катоду. В результате между электродами возникает напряжение, что приводит к выработке ячейкой электрического тока.

бактерии готовы превратить стоки в чистую воду и электричество
Очистные сооружения требуют постоянной модификации и улучшения.

Главное преимущество использования МТЭ при очистке сточных вод – компенсация энергетических затрат. Это большая проблема для широко применяемых методов, в том числе и с использованием разнообразных бактерий, поскольку на их реализацию уходит в среднем 1,5 киловатт-час на каждый килограмм удалённых загрязняющих веществ. Только в США это составляет 3 процента от общего энергопотребления и 25$ миллиардов в год.

Бостонская компания Cambrian Innovation является одним из лидеров продвижения технологии МТЭ. Её специалисты объединили свои усилия с центром ВМС США Naval Surface Warfare Center в Мериленде и запустили проект BioVolt.

По вполне реалистичным прогнозам данная установка сможет выдавать каждый день около 2250 литров чистой воды, что обеспечит суточные потребности как минимум 15 человек. При этом она сама обеспечит себя энергией на очистку сточных вод и даже с небольшим запасом.

В BioVolt используется фирменная смесь штаммов анаэробных железобактерий рода Geobacter и бактерий вида Shewanella oneidensis. У данной смеси есть одно важное преимущество – входящие в неё микроорганизмы не проявляют слишком бурного роста. Дело в том, что на выходе в воде не должно быть никаких бактерий, и чем их меньше изначально, тем проще от них избавиться в конце.

Сейчас успешно проходят первые испытания установки в тестовом режиме. А генеральный директор Cambrian Innovation Мэтт Сильвер (Matt Silver) уже задумывается о создании установки, которая сможет очистить 20 тысяч литров стоков в сутки.

Кроме Cambrian Innovation в развитии МТЭ значительно продвинулись и другие команды исследователей. Многие из них особое внимание уделяют именно рабочей смеси из микроорганизмов.

Например, Орианна Бречгер (Orianna Bretschger) из Института Крейга Вентера в Сан-Диего и её коллеги запустили установку, которая перерабатывает 630 литров отходов свиноферм в сутки. Кроме этого, эта команда разрабатывает свой первый масштабный проект. Они планируют запустить большую пилотную систему в Тихуане (Мексика) и надеются выйти на рынок в течение ближайших 3-5 лет.

Технология Бречгер по некоторым позициям даже превосходит достижения BioVolt. Её система выводит из воды большее число фармацевтических препаратов, в частности синтетических эстрогенов. Сейчас они работают, чтобы добавить в этот список и обезболивающие. По понятным причинам, присутствие всех этих веществ в воде из-под крана или в природном водоёме вредит как людям, так и животным.

Кроме масштабных очистительных проектов МТЭ вполне может занять своё место и в доме у массового потребителя. Разработчики уверены, что если технология микробного топливного элемента будет развиваться в соответствии с прогнозами, то со временем установить такую систему можно будет так же легко, как установить панель солнечной батареи на крышу своего дома.

Добавим, что ранее мы также рассказывали о том, что из сточных вод можно добывать золото и серебро, причём в немалых количествах. А тем временем в Африке воду очищают при помощи «Питьевой книги».

Ссылка на источник