Trasformare le acque reflue in elettricità
Le celle elettrochimiche microbiche sono una tecnologia promettente per sfruttare il potenziale di energia rinnovabile ma le efficienze di trasformazione hanno una limitata implementazione efficiente in termini di costi. Il sostegno dell'UE per il progetto BEC-ME ha permesso agli scienziati di sviluppare elettrodi migliorati basati su nanotubi di carbonio. Questo ha potenziato l'adesione batterica all'elettrodo e ha migliorato il trasferimento dell'elettrone e l'ossidazione del substrato. Il carbonio offre una buona biocompatibilità, stabilità chimica e conduttività a un costo basso. I nanomateriali hanno rapporti tra area superficiale e volume più bassi e sono perfetti per aumentare la capacità di immobilizzazione batterica con un maggiore assorbimento batterico rispetto ai mezzi porosi tradizionali. Simili alle celle a combustibile tradizionali, i catalizzatori sono fondamentali per l'efficienza della conversione. In questo caso, i catalizzatori sono biofilm elettroattivi immobilizzati sugli elettrodi e il team li ha preparati per i nanotubi di carbonio. L'azoto può aumentare la carica positiva e favorire l'adesione batterica. Il team ha testato diversi modificatori contenenti azoto come acidi, basi e sali di diazonio. La modifica dei nanotubi di carbonio con i sali di diazonio ha dimostrato una maggiore produzione di energia delle cellule elettrochimiche microbiche che era in correlazione con un più alto contenuto superficiale di azoto. I ricercatori hanno poi studiato la conversione dei nanotubi polimerici conduttori in nanotubi di carbonio contenenti azoto. Il team ha carbonizzato i nanotubi polimerici conduttori contenenti azoto (polianilina e polipirrolo) per sfruttare di nuovo i benefici del carbonio, dell'azoto e dell'architettura dei nanotubi. Le prestazioni elettrochimiche delle cellule elettrochimiche microbiche sono state ulteriormente migliorate rispetto ai soli nanotubi di carbonio. BEC-ME ha fatto importanti progressi nell'identificazione dei materiali dell'elettrodo e nei processi di modifica che migliorano l'efficienza delle celle elettrochimiche microbiche nella produzione di energia elettrica. Rendere possibile l'applicazione su scala industriale di questa tecnologia potrebbe costituire un'importante fonte di energia rinnovabile presso gli impianti di trattamento delle acque reflue nelle città.
