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最新研究成果:废水再利用 发电或制造塑料!

废水处理需要极多的能量。在美国,废水处理每年要耗费相当于四个国家最大的发电厂的产量。但是这并不是一定要如此竭尽能源的——很快它就可能可以用以生产能量了。

由科瓦利斯市俄勒冈州立大学的刘红领导的一个小组计划用微生物燃料电池来回收污水中的能量,并从每升污水中产生大约2.87瓦特的电力。这个差不多是从一个这样的电池中通常消耗的电能的两倍了。

而且该过程的副产品可以用来产生便宜的、可生物降解的塑料。

废水含有巨大的能量,这能量聚集在有机物分子中,但是很难接近它们。俄勒冈燃料电池在那些能正常消化有机物质以产生水的微生物中运行。尽管燃料电池隔绝氧气,但是它能将质子和氧融合形成水,从而转化质子,用正极和负极间的电压把这些质子从微生物中分离出来,创造了电流。

俄勒冈的设计不但可以改变电极中微生物的混合,而且也成功地把更多电极挤进燃料电池中而不是以前的那个版本。刘说她实验室的目标是在未来的5年里按比例放大那个设备,使它更便宜。

污水处理的副产品也可以被利用。工程师正在设法把甲烷转变成可生物降解的塑料。梦想中的塑料将能生物降解,用有机物制造,并能够被轻易分解。目前polyhydroxyalkanoate(PHA) 似乎是最佳选择。但是PHA塑料是用嗜糖的基因修改过的细菌制造的,这个过程既昂贵也复杂,使得它难以和传统塑料竞争。过去,研究人员用废水处理的副产品来生产能量,有时候甚至制造塑料,但最近所有这些努力都集中于沉积物的中的“烂泥”、固体垃圾和化学物质。因为烂泥由许多不同的复合物组成,所以能产生一种更不稳定的塑料。

因此加州 Mango Materials的茉莉·摩斯和同事现在在利用用废水处理的另一种主要副产品甲烷。比起把糖变成塑料的典型细菌,甲烷氧化菌,一种以甲烷为食的简单有机物,更擅长转换成聚合物。把甲烷压进一大桶来自废水处理厂本身的甲烷氧化菌内,并混合了冒着泡的氧气气流和一些其他的营养物。结果就得到了一种可以从细菌中分离开来的复合物粉末并变聚合成球以塑形成商业塑料产品。

摩斯期望他们的来自污水的塑料能够应用在各种各样的临时的或一次性的产品上,从包装材料到美丽的产品。

作为公司顾问团的一员,来自加州斯坦福的克雷格·克雷多说,当甲烷自身被当做燃料出售的时候,它首先需要被清洁。然后它会堆积起来达到大约每3到4千克价值60到80美分,而同样重量的甲烷可以生产1公斤的塑料,带来4至5美元的收益。“从生物废气到塑料可有巨大的价值啊”,他说。  

来源:中国水网