Tehnologija desalinizacije dugo je bila zarobljena između dva konkurentska scenarija noćne more. Bez desalinizacije, resursi slatke vode ponestaju, a veliki dijelovi zemlje pate od velike nestašice vode. Ali ako desaliniziramo u velikim razmjerima, nastavit ćemo sagorijevati fosilna goriva, zemlja se zagrijava, ledene kape se tope, a razina mora raste i izaziva pustoš u obalnim regijama.
Desalinizacija bi teoretski mogla riješiti nadolazeću krizu s vodom da nije tako energetski intenzivan proces; Desal zahtijeva velike količine električne energije, koja se primarno stvara izgaranjem fosilnih goriva. Nazovite to kvaka-22. Ali istraživači s Penn Statea misle da su riješili problem stvaranjem procesa koji čisti otpadnu vodu dok proizvodi električnu energiju, istovremeno uklanjajući 90 posto soli iz morske vode.
Trenutačne metode desalizacije — koje ili koriste reverznu osmozu za probijanje morske vode pod visokim pritiskom membrane za ekstrakciju soli ili elektrodijaliza za izvlačenje iona iz vode pomoću električne energije — zahtijevaju veliku dogovor o moći. Tim Penn Statea zaobišao je problem tako što je izradio mikrobnu gorivnu ćeliju po narudžbi za desalinizaciju slane vode. Iako sustav još nije optimiziran (trenutačno koristi 200 mililitara otpadne vode za desalinizaciju 3 mililitara slane vode), činjenica da je to moguće mogla bi značiti proboj u održivom tehnologija.
Stanice koje pokreću mikrobe pretvaraju kemijsku energiju u električnu energiju izmjenom elektrona između dviju komora. U anodnoj komori, organski materijal bez kisika - u ovom slučaju, otpadna voda - oksidira se prirodnim bakterijama (iako istraživači čak i genetski koriste učinkovitije bakterije u laboratorijima). Time se oslobađaju protoni i elektroni iz kojih gorivna ćelija crpi električnu energiju. Istraživači su postavili treću komoru između anode i katode, odvajajući središnju komoru od druga dva s ion-specifičnim membranama koje propuštaju ili pozitivne ili negativne ione, ali ne oba.
Slana voda ulazi u ovu središnju komoru i tu se događa čarolija. Kada se sol otopi u vodi, ona disocira na pozitivne i negativne ione. Kako se mikrobna goriva ćelija polarizira (elektroni se skupljaju na strani katode, protoni na anodi), protoni pokušavaju proći kroz središnju komoru, ali ne mogu proći kroz anionsku membranu. Međutim, membrana će pustiti negativne ione da prođu iz slane vode u anodnu komoru. Suprotno se događa na drugom kraju, dok pozitivni ioni prelaze iz središnje komore u negativno nabijenu katodnu komoru. Lijevo u sredini: voda gotovo bez soli.
Kao šlag na tortu, otpuštanje iona u anodu i katodu iz slane vode zapravo poboljšava učinkovitost uređaja za gorivo u odnosu na standardne mikrobne stanice. Nusprodukti procesa su pročišćena otpadna voda i sol, koji se mogu sigurno baciti natrag u ocean. Iako je daleko od pojave na komercijalnoj razini, optimizirani proces mogao bi pročišćavati otpadnu vodu i stvarati pitke vode, a sve to uz proizvodnju električne energije — trostruka održiva tehnologija u jednom vrlo malom paket.
[preko PhysOrg]
