PRĄD Z MARCHEWKI I INNE

Ile kalorii ma marchewka? Zastanawia się nad tym każdy, kto jest na diecie. Czy komuś przyszłoby jednak do głowy, że za pomocą energii uzyskanej z marchewki można oświetlić pokój?

Jak podaje „New Scientist” z 10.10.2002 naukowcy z University West of England w Bristolu skonstruowali ogniwo elektryczne zasilane resztkami pożywienia. Podobne bakteryjne ogniwa paliwowe (MFC) znano już w przeszłości, były jednak mało wydajne i bardzo kosztowne. Na szczęście Chrisowi Melhuishowi i jego współpracownikom udało się zbudować proste urządzenie, którego koszt wynosi tylko 10 funtów.
Na razie ogniwa można zasilać tylko kostkami cukru, które nie pozostawiają prawie żadnych odpadków. Naukowcy mają jednak zamiar sprawdzić wydajność energetyczną ogniwa przy użyciu marchewki.
W środku baterii o wielkości walkmana, kolonia bakterii Escherischia Coli produkuje enzymy rozkładające węglowodany, uwalniając atomy wodoru. Ogniwo zawiera także substancje chemiczne, które wymuszają oderwanie elektronów od atomów wodoru i przemieszczenie ich na anodę. Dzięki temu powstaje napięcie, które wymusza przepływ prądu w obwodzie.
Po połączeniu kilku takich ogniw szeregowo, prądem uzyskanym z rozłożenia 50 g cukru można zasilać przez 8 godzin 40-watową żarówkę.
Przełom w tworzeniu efektywnych ogniw badacze uzyskali dzięki zrezygnowaniu z energochłonnych filtrów i pomp. Eksperymentując z różnorodnymi materiałami na anodę, naukowcy zoptymalizowali cały proces: umieścili bakterie i środki chemiczne bezpośrednio w ogniwie. Dzięki temu, nowe urządzenie produkuje 8 razy więcej energii niż poprzednie modele MFC. Badacze z University West of England zapowiadają dalszy wzrost wydajności.
TEORETYCZNA ENERGIA ZE ŚCIEKÓW
Dla odmiany, naukowcy z Warwick University szukają sposobu uzyskania wodoru ze ścieków fabrycznych. Warunkiem jest, aby odpady zawierały sporą ilość wody. Idealne do tego celu są np.: pozostałości poprodukcyjne z papierni. Ashok Bhattacharya z Warwick twierdzi, że jego zespołowi udało się podwoić wydajność w porównaniu z obecnie stosowanymi rozwiązaniami. Dotychczas używane instalacje posiadały wydajność rzędu 20%.
Innowacyjny proces rozpoczyna się od rozkładu „biomasy” na wodór, metan, wodę, tlenek węgla oraz dwutlenek węgla przy użyciu standardowej metody zgazyfikowania w wysokiej temperaturze i pod ciśnieniem. Następnie jednak wodór uzyskuje się także z rozłożonego metanu i wody w obecności nanokrystalicznego katalizatora. Proces esktrahowania wodoru może zachodzić nieprzerwanie aż do końca cyklu. Czysty wodór przechodzi w jednym kierunku przez półprzepuszczalną ceramiczną membranę, która zatrzymuje inne gazy.
Nowa metoda pozwoli na przemysłową produkcję wodoru, z przeznaczeniem na paliwo dla ogniw paliwowych w nowych samochodach koncepcyjnych lub stosowanych do ogrzewania domów.
Jak na razie należy jednak miarkować optymizm, gdyż prace nie wyszły poza fazę badań laboratoryjnych. Bhattacharya przyznaje, że prawdziwa wydajność modelu będzie znana po zbudowaniu prototypu.
Pełni optymizmu naukowcy zapowiadają już, że w 2005 r. powstanie instalacja pozwalająca na produkcję ilości paliwa wodorowego równoważnej zasobom konwencjonalnej stacji benzynowej.
Najważniejsze, że grupa naukowców z Warwick otrzymała już z Unii Europejskiej dotację w wysokości 2,5 mln funtów.
PRAKTYKA NA LOTNISKU
Amerykanie skupili się na zastosowaniach praktycznych przełomowej technologii. Jak podaje „Waste Age” Lotnisko w Los Angeles (LAX) będzie poligonem doświadczalnym dla programu przetwarzania odpadków żywnościowych w energię. Sześciomiesięczny program pilotażowy ma na celu zbadanie efektywności procesu. Inicjatorami są: departament robót publicznych w Los Angeles oraz Los Angeles World Airports (LAWA) – właściciel LAX.
W ramach programu trzy razy w tygodniu Gate Gourmet, firma cateringowa współpracująca z lotniskiem przewozić będzie od 23 do 34 kg odpadków żywnościowych do należącej do departamentu fabryki. Tam będą one obrabiane i przekształcane w energię. W fabryce żywność jest rozdrabniana, i mieszana z wodą. Powstała zawiesina jest umieszczana w komorze fermentacyjnej, gdzie podgrzewa się ją aby przyspieszyć organiczny rozkład na metan i dwutlenek węgla. Metan pompowany jest do pobliskiej elektrowni gazowej, gdzie uzyskuje się energię elektryczną, sprzedawaną później w publicznej sieci energetycznej. Pozostałości po procesie fermentacyjnym stosuje się do nawożenia terenów lotniska, natomiast odzyskaną wodę wykorzystuje do nawadniania. Na razie, w fazie pilotażowej projektu ważne jest, aby odpadki pochodziły z jednego źródła, tak aby można było na podstawie ich ilości przewidywać ilość metanu uzyskanego w trakcie przetwarzania. Jak dotąd na terenie lotniska do niwelowania terenów używano rocznie około 80 tys. ton odpadków żywnościowych. Właściciel lotniska zapowiada, że 12 do 15 firm cateringowych i 80 linii lotniczych obecnych na lotnisku będzie dostarczać resztki w jedno miejsce, które w fabryce będą przetwarzane na energię. Jak dotąd należąca do departamentu robót publicznych fabryka Hyperion przerabiała ścieki, od niedawna natomiast przygotowuje się do przyjmowania resztek żywności. Szef Hyperionu zapewnia, że w porównaniu ze ściekami, żywność pozwoli na wyprodukowanie większych ilości metanu. Co ciekawsze, pomoc członka rady miejskiej Marka Ridleya-Thomasa pozwoliła na sfinansowanie ze środków państwowych takich elementów wyposażenia jak zbiorniki, rury i system przetwarzania biomasy.
Kiedy w fabryce Hyperion rozpocznie się produkcja metanu, nie będzie konieczne utylizowanie tak dużych ilości odpadków przy niwelacji terenu. Nie trzeba będzie także, co za tym idzie, poszukiwać nowych obszarów, gdzie można by wysypywać resztki, a poszukiwania coraz odleglejszych miejsc siłą rzeczy muszą wiązać się ze zwiększonymi kosztami transportu..
Projekt pilotażowy daje szanse szybkiego zwrotu inwestycji – 300 tys. ludzi przewijających się dziennie przez lotnisko – pasażerów, gości oraz pracowników – pozostawia po sobie ogromne ilości pożywienia, które warto rozsądnie wykorzystać. Inicjatorzy zapowiadają już, że jeśli tylko projekt odniesie sukces, rozszerzą działalność także na restauracje i hotele zlokalizowane w pobliżu lotniska. Pozostaje więc trzymać kciuki i mieć nadzieję, że za kilka lat, kiedy technologia ta stanie się popularna w Stanach Zjednoczonych, ktoś może wpadnie na pomysł, aby zastosować ją także i w Polsce. Czekamy na to z niecierpliwością.

Na podstawie:
„Waste Age”, 1.1.2001, „New Scientist”, 10.10.2002, „New Scientist”, 29.4.2002.