“ทำไมมันเสีย” ถาม Zhen He ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์ “มันคือวัสดุอินทรีย์” เขากล่าว และสิ่งเหล่านี้สามารถให้พลังงานได้หลายวิธี
แล้วยังมีทรัพยากรที่มีค่าอื่น ๆ ในน้ำเสีย น้ำ.
ห้องปฏิบัติการของเขาได้พัฒนาระบบหนึ่งระบบที่นำทั้งสองระบบกลับมาใช้ใหม่ กรองน้ำเสียพร้อมทั้งผลิตกระแสไฟฟ้า ผลลัพธ์จากการทดลองแบบตั้งโต๊ะได้รับการตีพิมพ์ในเดือนพฤษภาคมและเป็นบทความหน้าปกในวารสารEnvironmental Science: Water Research & Technology
ของเสียในน้ำเสียนั้นเต็มไปด้วยสารอินทรีย์
ซึ่งสำหรับแบคทีเรียนั้นเป็นอาหาร
“แบคทีเรียรักพวกมันและสามารถแปลงเป็นสิ่งที่เราสามารถใช้ได้” เขากล่าว “ก๊าซชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานหลักที่เราสามารถกู้คืนจากน้ำเสีย อีกประการหนึ่งคือไฟฟ้าชีวภาพ”
ที่เกี่ยวข้อง : วิธีเปลี่ยนขยะพลาสติกจากถังรีไซเคิลของคุณให้เป็นกำไร
นักวิจัยชาวอียิปต์ที่ทำงานร่วมกับเขาสนใจ
ที่จะใช้แพลตฟอร์มเทคโนโลยีที่คล้ายกันสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำ
มีวิธีใช้ประโยชน์จากแบคทีเรียในการผลิตพลังงานจากน้ำเสียอยู่แล้ว แต่วิธีการดังกล่าวมักทำโดยเสียน้ำ ซึ่งสามารถกรองและนำไปใช้อย่างอื่นได้—ถ้าไม่ใช่เพื่อดื่ม—เพื่อวัตถุประสงค์ “น้ำสีเทา” เช่น การชลประทาน และชักโครก
ห้องปฏิบัติการของเขาใช้สองกระบวนการ ได้แก่ การกรองและการผลิตพลังงาน และรวมเข้าด้วยกัน โดยผสานรวมระบบการกรองเข้ากับขั้วแอโนดของระบบไฟฟ้าเคมีจุลินทรีย์
ระบบนี้ถูกตั้งค่าเหมือนกับเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ทั่วไป ซึ่งเป็นแบตเตอรี่แบคทีเรียที่ใช้แบคทีเรียที่ทำงานด้วยไฟฟ้าเคมีเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เซลล์เชื้อเพลิงแบบเดิมจะใช้แพลตตินัม ในระบบประเภทนี้ แบคทีเรียจะเกาะติดกับอิเล็กโทรด เมื่อน้ำเสียถูกสูบเข้าไปในแอโนด แบคทีเรียจะ “กิน” สารอินทรีย์และปล่อยอิเล็กตรอนออกมาเป็นกระแสไฟฟ้า
ในการกรองน้ำเดียวกันนั้นต้องใช้ระบบที่แตกต่างกัน
เขาเป็นห้องทดลองที่รวมระบบต่างๆ เข้าด้วยกัน พัฒนาแอโนดที่ดูดซึมได้ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกรอง
แอโนดเป็นเมมเบรนไดนามิก ทำจากผ้าคาร์บอนนำไฟฟ้า แบคทีเรียและเมมเบรนร่วมกันกรองวัสดุอินทรีย์ได้ 80% ถึง 90% ซึ่งทำให้น้ำสะอาดพอที่จะปล่อยสู่ธรรมชาติหรือบำบัดเพิ่มเติมสำหรับการใช้น้ำที่ไม่สามารถบริโภคได้
เขาใช้วัฒนธรรมผสมของแบคทีเรีย แต่พวกมันต้องมีลักษณะเดียวกัน—แบคทีเรียจะต้องสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน
เพิ่มเติม: นักวิทยาศาสตร์ใช้น้ำเสียรีไซเคิลเพื่อปลูกป่า 500 เอเคอร์กลางทะเลทรายอียิปต์
“ถ้ามีออกซิเจน แบคทีเรียก็จะทิ้งอิเล็กตรอนไปที่ออกซิเจน
ไม่ใช่อิเล็กโทรด” เขากล่าว “ถ้าคุณไม่สามารถหายใจด้วยอิเล็กโทรด คุณจะพินาศ”
ในการหาแบคทีเรียที่ถูกต้อง พระองค์จึงทรงละเลยธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่
“ไม่ใช่เรื่องธรรมชาติ 100 เปอร์เซ็นต์ แต่เราเลือกผู้ที่สามารถอยู่รอดได้ในสภาพนี้” เขากล่าว “มันเหมือนกับ ‘การคัดเลือกทางวิศวกรรม’ มากกว่า” แบคทีเรียที่รอดชีวิตและหายใจด้วยอิเล็กโทรดได้รับการคัดเลือกสำหรับระบบ
ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ไม่เพียงพอ กล่าวคือ ให้พลังงานแก่เมือง แต่ในทางทฤษฎีก็เพียงพอแล้วที่จะช่วยชดเชยพลังงานจำนวนมากที่ใช้ในโรงบำบัดน้ำทั่วไปของสหรัฐอเมริกา
“ในสหรัฐอเมริกา ไฟฟ้าประมาณ
3% ถึง 5% ใช้สำหรับกิจกรรมทางน้ำและน้ำเสีย” เขากล่าว เมื่อพิจารณาจากการใช้งานของโรงงานในเขตเทศบาลแล้ว เขาเชื่อว่าระบบของเขาสามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมาก
“น้ำเสียเป็นทรัพยากรที่อยู่ผิดที่”
ที่เกี่ยวข้อง: เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าจะปลูกต้นไม้กี่ต้นและจะปลูกที่ไหนเพื่อหยุดวิกฤตสภาพภูมิอากาศ
“โดยปกติแล้ว กระบวนการนี้ใช้ไฟฟ้าประมาณ 0.5 KWH ต่อลูกบาศก์เมตร” เขากล่าว จากการทดลองแบบตั้งโต๊ะ “เราสามารถลดขนาดลงครึ่งหนึ่งหรือมากกว่านั้นได้”
แต่เป้าหมายหลักของระบบ
He’sไม่ใช่การผลิตไฟฟ้า แต่คือการบำบัดน้ำเสียและการกู้คืนสารอาหาร
“แบคทีเรียสามารถเปลี่ยนสารอินทรีย์เหล่านั้นให้กลายเป็นสิ่งที่เราสามารถใช้ได้” เขากล่าว “เราสามารถนำสารอาหารเช่นไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัสมาทำปุ๋ยได้ เราสามารถนำไปเลี้ยงพืชได้ แค่เราไม่ใช้มัน มันก็กลายเป็นของเสีย”
ที่มา: Washington University ใน St. Louis ; รูปภาพเด่น, Patrick Brossett, ใบอนุญาต CC อย่าทิ้งข่าวดี—แบ่งปันกับเพื่อน…
