Badania

Energia elektryczna z odpadów?

Opublikowano: 2020-06-25

forum akademickie
Źródło: www.pwr.edu.pl

Nad eksperymentalną metodą pozyskiwania energii elektrycznej oraz biosurfaktantów w mikrobiologicznych ogniwach paliwowych pracuje dr inż. Grzegorz Pasternak z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. Technologia wykorzystuje odpady i bakterie, a do tego jest procesem samowystarczalnym.

Prace nad metodą, która umożliwia przekształcenie odpadów w energię elektryczną i użyteczne związki chemiczne, prowadzone są w Katedrze Inżynierii Procesowej i Technologii Materiałów Polimerowych i Węglowych. Technologia bioelektrosyntezy surfaktantów, którą zajmuje się zaledwie kilka ośrodków na świecie, może znaleźć zastosowanie w oczyszczaniu ścieków, przy bioremediacji terenów skażonych, biosyntezy cennych produktów chemicznych, a także przy opracowaniu nowej klasy biosensorów.

– Potrafimy pozyskać związki powierzchniowo czynne, tzw. biosurfaktanty, w reaktorach bioelektrochemicznych, które sami skonstruowaliśmy, tu na Politechnice Wrocławskiej – tłumaczy naukowiec.

Mikrobiologiczne ogniwo paliwowe (MFC) to urządzenie, które podobnie jak klasyczne ogniwo paliwowe składa się z anody, katody oraz membrany, z tą jednak różnicą, że katalizatorem tego procesu są bakterie.

– Bakterie potrafią wykorzystywać materię organiczną oraz zewnątrzkomórkowe akceptory elektronów. My im te elektrony podbieramy i wykorzystujemy do własnych celów. W ten sposób nie tylko kontrolujemy metabolizm bakterii, a więc utlenianie związków zawartych w ściekach lub odpadach, ale przy okazji produkujemy prąd elektryczny jako produkt uboczny tego metabolizmu – wyjaśnia badacz z Wydziału Chemicznego PWr.

Dodaje, że udało się już wyizolować szczep bakterii, który tworzy elektroaktywny biofilm produkujący biosurfaktanty w beztlenowym środowisku, co jest warunkiem do powstawania prądu elektrycznego. Naukowcy opracowali także prototyp ogniwa, które będzie wykorzystywane w badaniach i przetestowali odpowiednie do tego celu materiały.

W ramach programu „Polskie Powroty”, finansowanego przez Narodową Agencję Wymiany Akademickiej oraz grantu Narodowego Centrum Nauki, dr Pasternak uruchomił na Politechnice Wrocławskiej laboratorium układów bioelektrochemicznych.

– Nasze badania mają charakter eksperymentalny. Wprowadziliśmy dodatkowy element do układu bioelektrochemicznego, czyli biosyntezę surfaktantów, których obecność ma istotny wpływ na mechanizm pracy ogniwa oraz jego poszczególne elementy. Opracowujemy technologię, w której biosurfaktanty są produkowane wraz z energią elektryczną z odpadów pochodzących z przemysłu spożywczego i petrochemicznego. Chcemy z czegoś bezużytecznego i stanowiącego zagrożenie wytworzyć przynajmniej dwa użyteczne produkty – podkreśla.

W swoich badaniach wykorzystuje doświadczenie zdobyte podczas staży w Bristol BioEnergy Centre oraz na uniwersytecie w Trydencie. W Wielkiej Brytanii brał udział w projekcie sponsorowanym przez fundację Billa i Melindy Gatesów.

– Pracowaliśmy nad wdrażaniem technologii pozyskiwania energii elektrycznej z moczu, z wykorzystaniem mikrobiologicznych ogniw paliwowych. Miałem również okazję rozwijać swoje projekty, np. autonomiczny, samozasilający się biosensor, który wykrywa zanieczyszczenia w wodzie i jednocześnie wykorzystuje je do zasilania swojej elektroniki – wyjaśnia.

Natomiast we Włoszech pracował nad ideą wprowadzenia ogniw paliwowych do budynków mieszkalnych. Mają one służyć zarówno jako element architektury, jak i żywa tkanka budynku, która produkuje prąd elektryczny z domowych ścieków. Teraz postanowił kontynuować badania na Politechnice Wrocławskiej, swojej macierzystej uczelni, ponieważ uważa, że ma tutaj duże możliwości do rozwijania własnej grupy badawczej.

 

– Cieszy mnie fakt, że na Wydziale Chemicznym, podobnie jak w ośrodkach zagranicznych, działają otwarte, centralne laboratoria, które według mnie są kluczowe przy prowadzeniu badań o charakterze interdyscyplinarnym – mówi. Zaznacza, że w Polsce są sprzyjające warunki dla młodych naukowców, którzy mają szansę otrzymać wsparcie na realizację swoich projektów.

Dr Grzegorz Pasternak ma nadzieję, że wyniki jego prac znajdą w przyszłości zastosowanie w przemyśle.

– Uważam, że powinniśmy robić jak najwięcej, aby przekształcać naszą gospodarkę w kierunku gospodarki obiegu zamkniętego, w której te same produkty są wykorzystywane wielokrotnie. Właśnie w tę stronę są ukierunkowane moje badania – kończy.

Iwona Szajner, źródło: PWr


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie