Semasa kita merenungkan bagaimana kita akan membekalkan keperluan tenaga yang semakin meningkat di dunia sepanjang abad ke-21, perbincangan ini biasanya berubah-ubah di antara bahan api fosil seperti arang batu, minyak dan gas asli, dan sumber tenaga alternatif seperti tenaga angin dan solar . Semakin banyak, saintis dan jurutera melihat kemungkinan menorehkan sumber bahan bakar yang tidak dapat menjana tenaga elektrik: air sisa yang secara rutin mengalir ke dalam longkang.
Awal minggu ini, para jurutera Oregon State University mengumumkan kemajuan baru dalam sel bahan bakar mikrob yang menjana elektrik dari air buangan. Seperti yang dijelaskan dalam artikel jurnal Tenaga dan Sains Alam Sekitar, mereka telah membangunkan teknologi yang menggunakan bakteria untuk menuai tenaga dari komponen kumbahan biodegradable pada kadar 10 hingga 50 kali lebih cekap daripada kaedah sebelumnya.
Jurutera Hong Liu bekerja dengan sel bahan api di makmal. (Foto melalui Oregon State University) "Sekiranya teknologi ini berfungsi dengan skala komersil seperti yang kita percaya, rawatan air kumbahan boleh menjadi pengeluar tenaga yang besar, bukan kos tenaga yang besar, " kata Hong Liu, salah seorang pengarang kajian. "Ini boleh memberi kesan di seluruh dunia, menjimatkan banyak wang, menyediakan rawatan air yang lebih baik dan menggalakkan kemampanan tenaga."
Pada masa ini, kaedah konvensional yang digunakan untuk merawat air kumbahan menggunakan banyak tenaga-kira-kira tiga peratus daripada semua elektrik yang digunakan di negara ini, pakar menganggarkan. Sekiranya saintis dapat mengetahui cara yang berkesan untuk menjana elektrik sebagai sebahagian daripada proses, mereka boleh mengubah persamaan ini di atas kepalanya. Konsep ini telah lama wujud, tetapi baru-baru ini mempunyai kemajuan praktikal yang membawa kita lebih dekat untuk menggunakan prinsip ini secara komersil.
Kaedah-kaedah sebelumnya bergantung pada penghadaman anaerobik, di mana bakteria memecah unsur-unsur biodegradable dalam air kumbahan jika tiada oksigen dan menghasilkan metana (gas asli) sebagai hasil sampingan. Gas ini kemudian boleh dikumpulkan dan dibakar sebagai bahan bakar.
Teknologi Oregon State, sebaliknya, memanfaatkan bahan biodegradable dalam air sisa untuk memberi makan bakteri aerobik, yang mencerna bahan-bahan dengan penggunaan oksigen. Apabila mikrob mengoksidakan komponen-komponen kumbahan-dan seterusnya, membersihkan air-mereka menghasilkan arus elektron yang stabil. Apabila elektron mengalir dari anoda ke katod dalam sel bahan bakar, ia menghasilkan arus elektrik, yang boleh digunakan secara langsung sebagai sumber kuasa. Selain itu, proses ini membersihkan air dengan lebih berkesan daripada pencernaan anaerobik dan tidak menghasilkan produk sampingan yang tidak diingini.
Dalam makmal, persediaan pasukan - yang bertambah baik pada reka bentuk sebelumnya dengan anodes dan katod yang lebih dekat jarak jauh dan proses pemisahan bahan baru yang mengasingkan kandungan organik air sisa dalam bentuk lebih pekat yang dihasilkan lebih daripada dua kilowatt per meter padu air sisa, jumlah yang lebih besar daripada teknologi pencernaan anaerob sebelumnya. Sebagai perbandingan, rumah tangga AS purata menggunakan kira-kira 1.31 kilowatt elektrik pada bila-bila masa. Peranti baru boleh dijalankan pada apa-apa jenis bahan organik-bukan sahaja air kumbahan, tetapi juga jerami, sisa haiwan dan hasil sampingan dari pengeluaran perindustrian bir dan tenusu.
Para penyelidik mengatakan bahawa mereka telah membuktikan teknologi itu pada skala yang cukup besar di makmal, dan bersedia untuk meneruskan kajian perintis berskala besar. Mereka mencari pembiayaan untuk menubuhkan sel bahan bakar berskala besar, sesuai dengan kilang pemprosesan makanan, yang akan menghasilkan aliran air sisa yang konsisten dan tinggi. Mereka meramalkan bahawa, apabila teknologi terbukti dan kos pembinaan turun, penggunaan pemprosesan air sisa semacam ini akan menghasilkan elektrik yang boleh diperbaharui dengan kos rendah dan mengurangkan kos pemprosesan kumbahan.
Teknologi ini akan sangat menarik di negara membangun, di mana ia akan segera menyelesaikan dua masalah: kekurangan elektrik murah dan kekurangan air bersih. Penyelidikan ke arah meningkatkan kecekapan proses masih berterusan, tetapi nampaknya tidak lama lagi, hari-hari pembilasan tenaga ke atas tandas akan berakhir.
