MSNI

Gli ingegneri della Oregon State University hanno fatto un passo avanti nelle prestazioni delle celle a combustibile microbiche in grado di produrre energia elettrica direttamente dalle acque di scarico, aprendo le porte ad un futuro in cui gli impianti di trattamento dei rifiuti non solo produranno energia per se stessi, ma venderanno l'energia elettrica in eccesso.

La nuova tecnologia sviluppata presso OSU in grado di produrre da 10 a 50 volte più energia elettrica, per volume, rispetto alla maggior parte di altri approcci che utilizzano celle a combustibile microbiche, e 100 volte più di energia elettrica rispetto ad altri metodi attualmente in uso.

I ricercatori dicono che questo potrebbe eventualmente cambiare il modo in cui tutte le acque reflue verranno trattate al mondo, sostituendo l'ampiamente utilizzato processo dei "fanghi attivi" che è stato in uso per quasi un secolo. Il nuovo metodo dovrebbe produrre quantità significative di elettricità con un efficace pulizia delle acque reflue. I risultati sono appena stati pubblicati sulla rivista Science energetica ed ambientale, una rivista professionale, ed il lavoro è stato finanziato dalla National Science Foundation. "Se questa tecnologia funziona su scala commerciale come crediamo, il trattamento delle acque reflue potrebbe essere un produttore di energia enorme, non un costo energetico enorme ", ha detto Hong Liu, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria OSU biologico ed ecologico. "Questo potrebbe avere un impatto in tutto il mondo, salvare una grande quantità di denaro, fornire un trattamento acqua migliore e promuovere la sostenibilità energetica."

Gli esperti stimano che circa il 3 per cento dell'energia elettrica consumata negli Stati Uniti e altri paesi sviluppati è usata per trattare delle acque reflue, e la maggior parte di tale energia elettrica è prodotta da combustibili fossili che contribuiscono al riscaldamento globale. Ma le caratteristiche di acque reflue biodegradabili, se sfruttate al loro pieno potenziale, potrebbero teoricamente fornire molte volte l'energia che viene ora utilizzato per la loro elaborazione, senza emissioni ad effetto serra aggiuntivi. I ricercatori OSU segnalarono diversi anni fa questa tecnologia, ma a quel tempo i sistemi in uso producevano molta meno energia elettrica. Con i nuovi concetti, ridotta spaziatura anodo-catodo, microbi e materiali evoluti, nuovo separatore, la tecnologia è in grado di produrre più di due kilowatt per metro cubo di volume del reattore liquido. Questa quantità di densità di potenza supera di gran lunga qualsiasi altro sistema fatto con celle a combustibile microbicho. Il sistema funziona anche meglio, per la creazione di energia elettrica da acque reflue, sulla base della digestione anaerobica che produce metano indesiderato.

Si tratta del sistema refluo più efficace, e non ha nessuna degli inconvenienti ambientali di tale tecnologia, come la produzione di idrogeno solforato indesiderata o possibile rilascio di metano, un potente gas serra.

Il sistema OSU è stato dimostrato in scala in laboratorio, ed il passo successivo sarebbe quello di uno studio pilota. Il finanziamento è ora necessario per una simile prova. Un buon candidato potrebbe inizialmente essere un impianto di trasformazione dei prodotti alimentari, essendo un sistema chiuso che produce un rifornimento costante di alcuni tipi di acque di scarico che forniscono quantità significative di elettricità. La continua ricerca deve anche trovare un uso ancora più ottimale dei microbi necessari, costi di materiale ridotti e una migliorata funzione della tecnologia su scala commerciale. Per ridurre gli elevati costi iniziali, si stima che i capitale per i costi di costruzione di questa nuova tecnologia dovrebbero essere comparabili a quella dei sistemi a fanghi attivi diffusi oggi, ed ancor meno costoso quando le vendite future di energia elettrica in eccesso saranno quantificate. Questa tecnologia di depurazione è un approccio molto diverso rispetto ai batteri aerobici utilizzati in passato. I batteri ossidano la materia organica e producono elettroni, nel processo, che corrono dall'anodo al catodo all'interno della cella a combustibile, generando una corrente elettrica.

Qualsiasi tipo di rifiuti organici possono essere utilizzati per produrre elettricità, non solo acque reflue, ma anche erba paglia, rifiuti animali, e sottoprodotti di operazioni come le industrie vino, birra o latticini. L'approccio può anche avere un valore particolare nello sviluppo delle nazioni, dove l'accesso all'elettricità è limitato e la depurazione in siti remoti è difficile o impossibile. La capacità dei microbi per produrre energia elettrica è conosciuta da decenni, ma solo recentemente si sono fatti progressi tecnologici essenziali perché la produzione di energia elettrica sia abbastanza alta da poter essere interessante per uso commerciale.