Technológia odsoľovania bola dlho uväznená medzi dvoma konkurenčnými scenármi nočnej mory. Bez odsoľovania sa míňajú zdroje sladkej vody a veľké časti zeme trpia ochromujúcim nedostatkom vody. Ak však odsoľujeme vo veľkom meradle, naďalej spaľujeme fosílne palivá, Zem sa otepľuje, ľadové čiapky sa roztápajú a hladiny morí stúpajú, aby spôsobili zmätok v pobrežných oblastiach.
Odsoľovanie by teoreticky mohlo vyriešiť blížiacu sa vodnú krízu, ak by nešlo o taký energeticky náročný proces; Deal vyžaduje veľké množstvo elektriny, ktorá sa primárne vyrába spaľovaním fosílnych palív. Nazvite to catch-22. Vedci z Penn State si však myslia, že problém vyriešili vytvorením procesu, ktorý čistí odpadovú vodu pri výrobe elektriny a súčasne odstraňuje 90 percent soli z morskej vody.
Súčasné metódy odpredaja – ktoré využívajú buď reverznú osmózu na pretlačenie vysokotlakovej morskej vody membrány na extrakciu soli alebo elektrodialýza na vytiahnutie iónov z vody pomocou elektriny – vyžadujú veľkú dohoda o moci. Tím Penn State obišiel problém tým, že na mieru vyrobil mikrobiálny palivový článok na odsoľovanie slanej vody. Zatiaľ čo systém ešte nie je optimalizovaný (v súčasnosti používa 200 mililitrov odpadovej vody na odsoľovanie 3 mililitrov slanej vody), skutočnosť, že je to možné, by mohla znamenať prelom v udržateľnosti technológie.
Mikrobiálne palivové články premieňajú chemickú energiu na elektrickú energiu prostredníctvom výmeny elektrónov medzi dvoma komorami. V anódovej komore je organický materiál chudobný na kyslík – v tomto prípade odpadová voda – oxidovaný prirodzene sa vyskytujúcimi baktériami (aj keď vedci geneticky účinnejšie baktérie v laboratóriách). Tým sa uvoľňujú protóny a elektróny, z ktorých palivový článok získava elektrickú energiu. Výskumníci umiestnili tretiu komoru medzi anódu a katódu, čím oddelili centrálnu komoru od ostatných dvoch s iónovo špecifickými membránami, ktoré umožňujú prechod kladných alebo záporných iónov, ale nie oboje.
Slaná voda ide do tejto centrálnej komory a tu sa deje kúzlo. Keď sa soľ rozpustí vo vode, disociuje sa na kladné a záporné ióny. Keď sa mikrobiálny palivový článok polarizuje (elektróny sa zhromažďujú na katódovej strane, protóny na anóde), protóny sa snažia prúdiť cez centrálnu komoru, ale nemôžu prejsť cez aniónovú membránu. Membrána však prepustí záporné ióny zo slanej vody do anódovej komory. Na druhom konci sa stane opak, keď kladné ióny prechádzajú zo strednej komory do záporne nabitej katódovej komory. Vľavo v strede: voda takmer bez soli.
Ako čerešnička na torte, uvoľňovanie iónov do anódy a katódy zo slanej vody v skutočnosti zlepšuje účinnosť palivového zariadenia v porovnaní so štandardnými mikrobiálnymi článkami. Vedľajšími produktmi procesu sú čistená odpadová voda a soľ, ktoré je možné bezpečne vypustiť späť do oceánu. Aj keď sa optimalizovaný proces zďaleka neobjavil v komerčnom meradle, mohol by čistiť odpadové vody a vytvárať pitná voda, a to všetko pri výrobe elektriny – čo predstavuje trifectu udržateľnej technológie v jednom úhľadnom malom množstve balík.
[cez PhysOrg]
