„Kaks ühes“ seade kasutab reovett kütusena elektri tootmiseks ja reovee puhastamiseks

Teadlased kirjeldasid uut ja tõhusamat versiooni uuenduslikust, tavalise pesumasina suurusest seadmest. Selles kasutatakse linna reovees kasvavaid baktereid samaaegselt nii elektri tootmiseks kui ka reovee puhastamiseks. Teadlaste poolt esitatud raportis väideti, et kaks-ühes seadme kaubanduslikud versioonid võiksid olla õnnistuseks arengumaadele ja ka näiteks USA veepuuduses vaevlevatele piirkondadele.

„Meie prototüübis on uuendused omavahel ühendatud nii, et seade võib töödelda viis korda enam reovett kuuekordse tõhususega, nõudes vaid poole selle eelkäijatele vajaminevatest kuludest,“ väitis Orianna Bretschger. Ta lisas: „Me parandasime selle energia tagasivõtu võimet umbes kahelt protsendilt 13 protsendini, mis on suur samm õiges suunas. Kui seda tehnoloogiat kaubanduslikult rakendada, võiksime toota märkimisväärse koguse elektrit. Nii võib lõpuks reovee käitlemine olla tasuta. See võib tähendada, et arengumaades või ka USA veevaesetes piirkondades tõuseb puhtama vee kättesaadavus rohkema reovee ümbertöötlemise tehnoloogiate kaudu,“ vahendab ScienceDaily.com.

Tänapäeval hõlmab reovee käitlemise tehnoloogia mitmeid samme, mille eesmärgiks on eraldada reovee tahked ja vedelad koostisosad ning reovett enne veeteesse vabastamist puhastada. See sisaldab tihti settepaake, suuremaid objekte lõhkuvaid matseratsiooniseadmeid, osakesi filtreerivaid membraane, „bioloogilise seedimise“ vaheastmeid ja kahjulikke mikroobe tapvaid kemikaale. Ühe hinnangu kohaselt katab selliste süsteemide energiakasutus kokku kaks protsenti kogu USA energiatarbest.

Bretschgeri meeskond J. Craig Venteri Instituudist arendab välja üht versiooni niinimetatud mikroobsest kütusepatareist (ingl.k. microbial fuel cell – MFC). Kosmosesüstikutes ja tuleviku „vesinikumajanduses“ ette kujutatavates autodes kasutatakse tavalisi kütusepatareisid, mis muudavad kütuse otse elektriks ilma kütust süütamata. Nad reageerivad või kombineeruvad näiteks vesiniku ja hapnikuga ning toodavad elektrit ja toodavad vett. MFC-d on aga bioloogilised kütusepatareid. Nad kasutavad kütusena orgaanilist ainet, näiteks reovees leiduvat, kusjuures mikroobid lõhustavad orgaanilise aine ja selle protsessi käigus “toodavad” bakterid elektrone.

Uus MFC kasutab tapärasest reovee käitluse jaamast saadud tavalist reovett. Reovees loomulikult leiduvad mikroobid toodavad metabolisatsiooni või orgaanilise aine seedimise käigus elektrone. Bretschiger avastas, et MFC kogukonnas leidub mikroobe, mis võivad isegi lagundada potentsiaalselt kahjulikke saasteaineid, näiteks benseeni ja tolueeni, mida võib reovees leiduda.

MFC koosneb suletud kambrist, milles mikroobid kasvavad elektroodil oleval kilel, mis võtab nende mikroobidelt emiteeruvaid elektrone vastu. Samal ajal läbivad positiivsed laengud (prootonid) membraani ja liiguvad teise, avatud konteinerisse. Selles mahutis ühendavad teisel elektroodil kasvavad mikroobid hapniku nende prootonitega (ioniseeritud vesinik) ja elektronidega, mis voolavad elektrivälja suhtes muidu varjestatud kambris olevast elektroodist. Selle käigus toodetakse vett või teisi produkte, näiteks vesinikperoksiidi (H2O2).

Bretschgeri sõnul on MFC-d üsna tõhusad reovee käitlemisel orgaanilise aine eemaldamiseks. Andmed viitavad ka haigusttekitavate mikroobide vähenemisele. „Me eemaldame umbes 97 protsenti orgaanilisest ainest,“ väitis Bretschger. „See kõlab puhtalt, kuid pole siiski joomiseks piisavalt puhas. Selleks, et saada joogikõlbulikku vett, oleks tarvis eemaldada 99,99 protsenti orgaanilisest ainest ja vett täielikumalt desinfitseerida.“ Siiski väitis ta, et nende MFC võib ühel päeval asendada mõned käesolevalt kasutusel olevad astmed munitsipaalreovee töötlemisel.

Teadustöö meeskond esitas oma esimese MFC eelmisel aastal. Sellest alates tõstsid nad oma seadme iganädalase jäätmetöötluse võimekust 75 liitrilt 380 liitrini. Lisaks asendasid nad titaanist koostisosad polüvinüülkloriidist raamiga ja grafiidist elektroodidega. Selle tõttu maksab uus kütusepatarei umbes 40 dollarit liitri kohta, mis on pool nende eelneva prototüübi hinnast. Teadlaste meeskond loodab lõpuks hinda alandada umbes 5 dollarini liitri kohta, et olla konkurentsivõimeline olemasolevate veetöötlustehnoloogiatega.

Bretschgeri sõnul on nende uus seade ka üle kuue korra oma eelkäijast tõhusam, muutes 13 protsenti kasutatavast energiast reovees elektriks. Ehkki see genereerib vaid väikese elektrivoolu, selgitas Bretschger, et 20–25%-se tõhususega töötav suur seade võib toota piisavalt elektrit, et varustada tavapärast reovee töötlemise jaama. Tüüpiline reovee töötluse jaam võib mõnede hinnangute kohaselt tarbida sellise koguse elektrit, millest piisaks 10 000 või enama kodu elektrivajaduste rahuldamiseks.

Allikas