(Phys.org) - Een team van onderzoekers van verschillende instellingen in China heeft een vrijstaande anode ontwikkeld die kan worden gebruikt om elektrolyten van bacteriën in afvalwater over te brengen naar een microbiële brandstofcel. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , het team beschrijft hoe ze hun sonde hebben gebouwd, de efficiëntie en hun plannen om hun ontwerp te verbeteren.

Het verwerken van menselijk afval is een energie-intensief proces, met sommige schattingen die suggereren dat het verantwoordelijk is voor 3 tot 5 procent van alle elektriciteit die in de VS wordt verbruikt. Frustrerend, wetenschappers zijn er niet in geslaagd om het afval te gebruiken om elektriciteit op te wekken om het te behandelen, op een manier die efficiënt genoeg is om het de moeite waard te maken - veel van de huidige technologie draait om fermentatie en verbranding van het methaan dat ontstaat, maar dergelijke processen zijn nog niet efficiënt genoeg om gebruik in daadwerkelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties te rechtvaardigen. Een andere benadering is het maken van brandstofcellen op basis van afvalwater die zouden werken door bacteriële elektrolyten uit het afval te halen en het te gebruiken om elektriciteit op te wekken - dat is de benadering van het team in China.

De nieuwe anode is gebaseerd op een 3D-grafeen-aerogel versierd met platina-nanodeeltjes - het team beschrijft het als een "macroporeuze structuur die gunstig is voor de immobilisatie van micro-organismen en efficiënt elektrolyttransport." In het lab lijkt het een beetje op een klomp puimsteen, het poreuze oppervlak biedt meer oppervlakte. Het team testte de sonde eerst met water besmet met Shewanella oneidensis bacteriën, opmerkend hoe de bacteriën vast kwamen te zitten in de poriën van de anode. Ze hebben het verder getest met een microbiële brandstofcel en afvalwatermonsters genomen van een echte afvalwaterzuiveringsinstallatie, en bewees dat de sonde werkte zoals ontworpen door de resulterende energie van het riool te gebruiken om een ​​kleine digitale keukentimer van stroom te voorzien.

De onderzoeksgroep erkent dat hun proces nog steeds niet efficiënt genoeg is voor praktisch gebruik, maar suggereert dat hun onderzoek een demonstratie is van wat een echte toepassing zou kunnen worden. Extra hindernissen die moeten worden genomen, zijn onder meer het vervangen van platina door iets dat veel goedkoper is, en het vinden van een manier om de sonde duurzaam genoeg te maken om jaren mee te gaan ondergedompeld in ongezuiverd rioolwater.

© 2015 Fys.org