Japonia zbliżyła się do komercjalizacji technologii oczyszczania ścieków dzięki wykorzystaniu specyficznych drobnoustrojów. Gatunek Geobacter, który może wytwarzać energię elektryczną samoistnie, i jest nazywany “mikrobiologicznym ogniwem paliwowym”, daje naukowcom nadzieję na znaczną oszczędność energii w oczyszczaniu ścieków.
Technologia rozwijana jest pod patronatem powiązanej z rządem organizacji NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization). Projekt prowadzi prof. Kazuhito Hashimoto, z Uniwersytetu Tokijskiego, przy udziale prywatnych firm i jednostek akademickich: Sekisui Chemical, Panasonic, Tokyo University of Pharmacy and Life Sciences oraz Uniwersytetu w Osace.
Naukowcy próbują skomercjalizować technologię oczyszczania ścieków w zakładach chemicznych, gdzie ścieki zawierają duże ilości substancji organicznych, takich jak etanol. Konwencjonalne ich oczyszczanie, wykorzystujące metodę osadu czynnego, wymaga aktywnego napowietrzania. Urządzenia wykorzystywane do tego celu pobierają znaczne ilości energii. To jest jeden z powodów zużycia przez japońskie oczyszczalnie ścieków ok. 5,8 mld kilowatogodzin energii elektrycznej rocznie, czyli około 0,6% całkowitego zużycia energii elektrycznej w kraju. Ponadto, mikroby biorące udział w oczyszczaniu ścieków w końcu obumierają, tworząc ogromne ilości osadów. Co roku produkuje się ok. 76 mln ton tego osadu, co stanowi około 20% ogólnej ilości odpadów przemysłowych w Japonii. Pozbywanie się tej ilości także wymaga użycia potężnej energii.
Obecnie opracowywana technologia wykorzystuje drobnoustroje Geobactor. Te proteobakterie są nazwany “energetycznymi mikrobami” ze względu na ich zdolność do czerpania energii z przesyłu elektronów do elektrody, zamiast konieczności oddychania tlenowego. W technologii “mikrobiologicznego ogniwa paliwowego” drobnoustroje rozkładają substancje organiczne na anodzie uwalniając elektrony i jony wodoru. Elektrony, następnie przemieszczają się do katody, wchodząc w reakcję z jonami wodoru i tlenu w celu wytworzenia wody i prądu elektrycznego.
Instalacje oczyszczania ścieków mogą korzystać z tego źródła energii dla własnych potrzeb. Oznacza to, że mikroorganizmy Geobacter zużywają mniej energii dla siebie. W wyniku tego, nie namnażają się tak intensywnie, pozostawiając mniej osadu i tworząc jeszcze większe oszczędności energii w procesie utylizacji, a ponieważ nie potrzebują tlenu, dodatkowe, energochłonne napowietrzanie nie jest już konieczne.
Badacze uważają, że ich technologia może zmniejszyć energię potrzebną do oczyszczania ścieków o 80% w porównaniu ze sposobem konwencjonalnym.
Testowa instalacja jest obecnie w fazie badań za pomocą urządzeń zainstalowanych w Sekisui Chemical, który również uczestniczy w rozwoju anody. Panasonic jest odpowiedzialny za rozwój katody. Planowane zakończenie projektu nastąpi w marcu, a oczekiwana komercjalizacja technologii ma nastąpić w ciągu trzech lat. Zanim to się stanie, naukowcy muszą opracować technologię masowej produkcji specjalnych elektrod, ich powiększenie, poprawę efektywności wytwarzania energii oraz ustalić metody konserwacji. Testy technologii na szeroką skalę nie zostały jeszcze wdrożone, jednak rezultaty dotychczasowych prac są bardzo zadowalające, a efekty i wysoka skuteczność zostały potwierdzone w badaniach laboratoryjnych.
Na podstawie materiałów NIKKEI Asan Rewiev oraz NEDO
Główny Specjalista ds. Technicznych – Adam Gołębiewski
Główny Specjalista ds. Marketingu i PR – Jakub Kuchaski
