Konwersja ścieków w elektryczność
Drobnoustrojowe ogniwa elektrochemiczne to obiecująca technologia, dająca szanse na wykorzystanie energii odnawialnej, jednak wydajność konwersji napotyka przeszkody pod postacią kosztów wdrażania. Dzięki wsparciu UE projekt BEC-ME pozwolił naukowcom na opracowanie ulepszonych elektrod opartych na nanorurkach węglowych. Umożliwiło to przyłączanie się bakterii do elektrody oraz usprawniło transfer elektronów i utlenianie substratów. Węgiel zapewnia dobrą biokompatybilność, stabilność chemiczną oraz przewodnictwo, zachowując niskie koszty. Nanomateriały cechują się wysokim stosunkiem powierzchni do objętości, a dzięki lepszym możliwościom sorpcji bakterii w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami porowatymi są idealne do zwiększania zdolności unieruchamiania bakterii. Podobnie jak ma to miejsce w ogniwach paliwowych, katalizatory odgrywają kluczową rolę dla wydajności konwersji. W tym przypadku katalizatorem są elektroaktywne błony biologiczne unieruchomione na elektrodach. Zespół opracował je w oparciu o nanorurki węglowe. Azot może zwiększyć pozytywny ładunek, promując przyłączanie bakterii. Zespół przetestował kilka zawierających azot modyfikatorów, w tym kwasy, zasady i sole diazoniowe. Modyfikacja nanorurek węglowych przy pomocy soli diazoniowych wykazała większą generację mocy przez drobnoustrojowe ogniwa elektrochemiczne, co korelowało z większą powierzchniową zawartością azotu. Naukowcy przebadali następnie konwersję nanorurek z polimerów przewodzących w nanorurki węglowe zawierające azot. Zespół skarbonizował nanorurki z polimerów przewodzących zawierające azot (polianilinę i polipirol), aby ponownie skorzystać z właściwości węgla, azotu i architektury nanorurek. Wydajność elektrochemiczna drobnoustrojowych ogniw elektrochemicznych w porównaniu do zwykłych nanorurek węglowych zwiększyła się jeszcze bardziej. Projekt BEC-ME dokonał istotnych postępów na polu identyfikacji materiałów do tworzenia elektrod i procesów modyfikacyjnych, które zwiększają wydajność generowania elektryczności przez drobnoustrojowe ogniwa elektrochemiczne. Urzeczywistnienie zastosowania tej technologii na skalę przemysłową może zapewnić istotne źródło energii odnawialnej w oczyszczalniach ścieków w miastach i mniejszych miejscowościach.