Учёные из Орегона научили канализацию производить электричество

Фото из открытых источников

Исследователи из Университета Орегона предложили новый подход к переработке сточных вод, в ходе которого органические отходы могут служить источником электроэнергии, сообщает издание Innovanews. Разработанная ими технология основана на использовании микробных топливных элементов, способных преобразовывать отходы в электричество с участием особых бактерий. Этот метод не только снижает энергозатраты на очистку, но и превращает сам процесс утилизации в источник энергии.

В развитых странах на очистку сточных вод уходит до 3% общего энергопотребления, что делает поиск альтернативных, более экономичных решений особенно актуальным. Именно на этом сосредоточена работа учёных, разрабатывающих системы, которые обеспечивают автономность и энергоэффективность очистных сооружений. В центре их исследований — способность определённых видов бактерий генерировать электрический ток при разложении органических соединений.

Суть технологии заключается в том, что бактерии, поглощая органические вещества, выделяют электроны. Эти электроны улавливаются и направляются через электроды в микробных топливных элементах, образуя поток тока. Такие установки не требуют кислорода, что значительно снижает энергопотребление по сравнению с традиционной аэробной очисткой. Технология позволяет извлекать до 2 кВт·ч энергии из одного кубометра сточных вод, что, по словам разработчиков, в 10–100 раз превышает показатели предыдущих аналогов.

Инженеры Университета Орегона отмечают, что улучшенная система даёт возможность использовать полученную энергию как для собственных нужд очистных станций, так и для внешнего питания, например, маломощных устройств и датчиков. Это делает возможным не только автономную работу объектов водоочистки, но и расширяет сферу применения технологии — от сельского хозяйства до отдалённых регионов, не подключённых к централизованным сетям.

Примеры практического внедрения подобных систем уже существуют. Так, в городе Грешам (штат Орегон) одна из станций использует пищевые остатки и жиры для генерации энергии, позволяя экономить около 500 тысяч долларов ежегодно. Другое предприятие — молочный завод в Калифорнии — получает до 30% необходимой электроэнергии благодаря переработке сточных вод с помощью микробных элементов. Аналогичные установки применяются в университетах и удалённых деревнях Индии, демонстрируя гибкость и универсальность технологии.

Экологические преимущества новой разработки также очевидны. В отличие от традиционных методов, сопровождающихся выбросами метана и сероводорода, микробные топливные элементы производят только углекислый газ и воду. Это делает метод углеродно-нейтральным и безопасным для окружающей среды. К тому же, параллельно с электричеством возможно получение водорода — перспективного вида топлива.

Несмотря на очевидные достоинства, массовое внедрение технологии пока сдерживается рядом факторов. К ним относится высокая стоимость оборудования, особенно платиновых электродов, которые необходимы для стабильной работы системы. Учёные ищут более дешёвые альтернативы материалам, чтобы сделать установки доступнее. Кроме того, эффективность системы зависит от температуры и состава сточных вод, что требует гибкой адаптации под конкретные условия эксплуатации.

Определённые трудности вызывает и необходимость переоснащения уже действующих очистных сооружений. По информации Innovanews, многие муниципалитеты пока не готовы инвестировать в масштабную модернизацию, несмотря на долгосрочные выгоды. Также технология сталкивается с конкуренцией со стороны систем, производящих биогаз, хотя разработчики микробных элементов уверены в большем экологическом и энергетическом потенциале своего решения.