微生物は廃水から電気を生成します

生物電池は、下水処理場にエネルギーを提供できます

細い糸で電極に接続されたこれらのバクテリアは電子を放出し、こうして電気を生成します©Xing Xie / Stanford University
読み上げ

たくさんの下水、いくつかの炭素繊維、酸化銀-これらは、新しい微生物電池に必要な成分です。 その中で、バクテリアは廃水から電気を生成します-結局のところ、少なくとも30パーセントの効率で。 微生物が空気を排除して有機物質を分解すると、電気が生成されます。 対応する手順は、下水処理施設の膨大な電力要件の一部をカバーする可能性がある、と研究者はジャーナル「Proceedings of the National Academy of Sciences」に報告している。

いくつかの微生物がロードされます-あなたはしばらくの間それを知っています。 いわゆるエキソエストロゲン細菌は、酸素欠乏電位下で有機物の分解を引き起こします。 動物や他のほとんどのバクテリアのように、代謝に酸素は必要ありませんが、嫌気性代謝の反応物質としてミネラルを使用します。 電子はこのプロセス中に放出されます-研究者は、発電に使用するために長年それらを捕獲しようと試みてきました。

微生物のルアーとしての炭素繊維

しかし、微生物の「タッピング」は困難であることが判明しており、満足のいく収量には至っていません。 スタンフォード大学のXing Xieと彼の同僚は、小さなバイオジェネレーターが電極と喜んでネットワークを結ぶプロセスを開発しました。 微生物のバッテリーは、化学クラスの簡単な実験装置のように見え、濁ったスープの入った有線バイアルに入れられますが、巧妙なノウハウを持っています。

これが細菌が炭素繊維に付着する細い糸です。 ©Xing Xie /スタンフォード大学

電気細菌は、バッテリーの負極(アノード)を覆う特別な炭素繊維層の上にあります。 炭素繊維は優れた導電体であり、微生物も明らかにそれらに似ています。電子顕微鏡写真が示すように、それらは繊維状の接着器官を形成し、それらを結合するために使用します。 約100個の細菌が髪の幅に並んで適合している、と研究者たちは説明しています。

電子トラップとしての銀

生物発電所は下水に浸されており、下水は彼らの食料源となっています。 それらがそれらに溶解した有機物質を代謝すると、電子が放出され、アノードの炭素材料を介して流出します。 それらは、酸化銀、したがって電子を取り込むことができる材料からなる対応するカソードに移動します。電子は酸化銀を銀に還元し、可逆的なプロセスになります。 ディスプレイ

かなり目立たないように見えます:微生物電池 Xing Xie / Stanford University

カソードは約1日後に大部分が銀に変わりました。 これでバッテリーから取り外して酸素で再酸化し、バッテリー内の電子を再開することができます。 このように、研究者によると、バクテリアは、排水に結合しているエネルギーの約30%を人間に提供できます。 とりわけ、このエネルギーは大量の電力消費があるため、廃水処理プラントで直接使用できます。これは、空気を廃水に導くシステムによって主に生成されるため、酸素需要が減少します。池のバクテリアは浄化作用を発揮します。

しかし、システムが発電に適したものになるには、研究者が主張するように、克服すべきもう1つの障壁があります。カソード材料としての銀は、商業的使用には高価すぎる。 Xing Xieと彼の同僚は現在、彼らの電気細菌の電子の記録媒体のためのより安価な代替品を探しています。 (2013年国立科学アカデミー論文集、doi:10.1073 / pnas.1307327110)

(PNAS /スタンフォード大学工学部、17.09.2013-MVI)