Układy bioelektrochemiczne: przyszłe generatory energii elektrycznej? Każdego dnia miliardy euro przeznaczane są na oczyszczanie trylionów litrów ścieków, co pochłania znaczne ilości energii. Tymczasem ścieki mogłyby posłużyć za źródło odnawialne - zapewniając znaczne oszczędności energii i pieniędzy - gdyż zawierają zanieczyszczenia organiczne,... Każdego dnia miliardy euro przeznaczane są na oczyszczanie trylionów litrów ścieków, co pochłania znaczne ilości energii. Tymczasem ścieki mogłyby posłużyć za źródło odnawialne - zapewniając znaczne oszczędności energii i pieniędzy - gdyż zawierają zanieczyszczenia organiczne, które można byłoby wykorzystać do produkcji elektryczności, wodoru i chemikaliów wysokowartościowych, takich jak soda kaustyczna. To osiągalne pod warunkiem rozłożenia materii organicznej przez aktywne elektrycznie bakterie w ogniwie elektrochemicznym, które jednocześnie pomagają w oczyszczaniu ścieków. Pośród przykładów takich "układów bioelektrochemicznych" można wymienić mikrobiologiczne ogniwa paliwowe (MFC) i mikrobiologiczne ogniwa elektrolityczne (MEC). UE sprzyja innowacyjnym projektom, które mogą przełożyć się na znaczące oszczędności energii. Jedna z takich inicjatyw została podjęta przez zespół naukowców z Irlandii, który skoncentrował się na układach bioelektrochemicznych i przeanalizował, jak zmiana chemii na powierzchni elektrody może skutkować wygenerowaniem energii elektrycznej. Projekt "Arylaminowa funkcjonalizacja anod węglowych na rzecz udoskonalonej elektrokatalizy mikrobiologicznej", dofinansowany z budżetu programu Marie Curie, może wywrzeć bezpośredni wpływ na wiele sektorów, które podejmują działania w kierunku poprawy swojej efektywności środowiskowej i energetycznej, chodzi między innymi o oczyszczanie ścieków oraz produkcję biochemikaliów i biopaliw. Prace nad projektem rozpoczęto od zbadania powierzchni międzyfazowej mikroorganizmy-elektroda. To tutaj złożone interakcje fizyko-chemiczne i biologiczne umożliwiają drobnoustrojom wymianę elektronów z elektrodami stałymi w celu stworzenia układów bioelektrochemicznych. Ustalenia poczynione przez zespół mogą pomóc społecznościom mikroorganizmów łączyć się z elektrodą, a przez to szybciej produkować większe ilości energii elektrycznej w porównaniu do niezmodyfikowanych elektrod. Wymiana elektronów stanowi osnowę reakcji zachodzących w świecie przyrody, a także w tych tak zwanych układach bioelektrochemicznych. Zespół wprowadził arylaminowe grupy funkcjonalne do elektrod grafitowych. Arylamina to związek organiczny z grupą aminową katalizujący określoną reakcję chemiczną. Dodatnie tego związku poprawiło początkową katalizę na potrzeby utleniania octanu przez mikrobiologiczne biofilmy w porównaniu do tej obserwowanej w niezmodyfikowanych anodach. Naukowcy dowiedli, że "oprzewodowanie" mikroorganizmów w celu szybszego przewodzenia i wytwarzania energii elektrycznej jest wykonalne. Badania zostały przeprowadzone przez Laboratorium Badawcze Elektroniki Biomolekularnej w Galway, Irlandia, które od kilku lat pracuje nad analizowaniem warunków na potrzeby selekcji elektrod przez mikroorganizmy. Chociaż dalsze prace są nieodzowne w celu zgłębienia istotnych kwestii biologicznych i inżynieryjnych, które leżą u podstaw biotechnologii, przeprowadzone doświadczenia laboratoryjne wykazały, że układy bioelektrochemiczne są w stanie funkcjonować. Do tej pory jednak przeprowadzonych zostało zaledwie kilka badań pilotażowych w warunkach praktycznych i potrzebne są projekty demonstracyjne na większą skalę w celu wykazania niezawodności układów. Ponadto koszty muszą być konkurencyjne w stosunku do innych procesów oczyszczania ścieków i produkcji chemicznej zanim biotechnologia znajdzie zastosowanie na skalę komercyjną. Niemniej naukowcy są przekonani, że instalacje komercyjne będą mogły powstać w ciągu dwóch do pięciu lat - zgodnie z informacjami podanymi w czasie niedawnego briefingu Komisji Europejskiej na ten temat.Więcej informacji:Narodowy Uniwersytet Irlandii w Galwayhttp://www.nuigalway.ie/ Kraje Irlandia
