כשאנו מהרהרים כיצד אנו הולכים לספק את צרכי האנרגיה ההולכים וגדלים במהלך המאה ה -21, הדיון בדרך כלל מסתובב בין דלקים מאובנים כמו פחם, נפט וגז טבעי, ומקורות אנרגיה חלופיים מתעוררים כמו אנרגיה רוח ושמש. . עם זאת, יותר ויותר מדענים ומהנדסים בוחנים את האפשרות להיכנס למקור דלק לא סביר לייצור חשמל: השפכים שאנו שוטפים באופן שוטף במערכת הביוב.
מוקדם יותר השבוע הודיעו מהנדסי אוניברסיטת אורגון על התקדמות חדשה בתאי דלק מיקרוביאליים המייצרים חשמל ממי השפכים. כפי שתואר במאמר בכתב העת Energy and Environmental Science, הם פיתחו טכנולוגיה המשתמשת בחיידקים לקצירת אנרגיה מהרכיבים המתכלים של ביוב בקצב היעיל פי 10 עד 50 מהשיטות הקודמות.
המהנדס הונג ליו עובד עם תא הדלק במעבדה. (צילום דרך אוניברסיטת אורגון) "אם טכנולוגיה זו עובדת בקנה מידה מסחרי כפי שאנו מאמינים שהיא תעשה, הטיפול בשפכים יכול להיות מפיק אנרגיה עצום ולא עלות אנרגיה אדירה", אמר הונג ליו, אחד מחברי המחקר. "זה יכול להשפיע ברחבי העולם, לחסוך כסף רב, לספק טיפול טוב יותר במים ולקדם קיימות אנרגטית."
כיום מעריכים מומחים שיטות קונבנציונאליות המשמשות לטיפול בשפכים אנרגיה רבה - בערך שלושה אחוזים מכל החשמל המשמש במדינה. אם מדענים מסוגלים להבין דרך יעילה לייצר חשמל כחלק מהתהליך, הם יכולים להפוך את המשוואה הזו לראשו. הרעיון קיים כבר זמן רב, אך רק לאחרונה התקדמו ההתקדמות המעשית אותנו להעסיק את העיקרון באופן מסחרי.
שיטות קודמות הסתמכו על עיכול אנאירובי, בו חיידקים מפרקים יסודות מתכלים בשפכים בהיעדר חמצן ומייצרים מתאן (גז טבעי) כתוצר לוואי. לאחר מכן ניתן לאסוף גז זה ולשרוף אותו כדלק.
לעומת זאת, הטכנולוגיה של צוות מדינת אורגון רותמת את החומר המתכלה בשפכים כדי להאכיל חיידקים אירוביים, המעכלים את החומרים בעזרת חמצן. כאשר החיידקים מחמצנים את רכיבי הביוב האלה - ובתורם מנקים את המים - הם מייצרים זרם קבוע של אלקטרונים. כאשר האלקטרונים זורמים מהאנודה לקתודה בתוך תא דלק, הם מייצרים זרם חשמלי, שיכול לשמש ישירות כמקור כוח. בנוסף, תהליך זה מנקה את המים בצורה יעילה יותר מעיכול אנאירובי ואינו מייצר תוצרי לוואי לא רצויים.
במעבדה, מערך הצוות - שמשפר את העיצובים הקודמים עם אנודות וקתודים מרווחים יותר ותהליך הפרדת חומרים חדש שמבודד את התוכן האורגני של שפכים בצורה מרוכזת יותר - ייצר יותר משני קילוואט למטר שפכים, כמות גדולה משמעותית מאשר טכנולוגיות עיכול אנאירוביות קודמות. לשם השוואה, משק הבית האמריקני הממוצע משתמש בערך 1.31 קילוואט חשמל בכל זמן נתון. המכשיר החדש יכול לפעול על כל סוג של חומר אורגני - לא רק שפכים, אלא גם קש, פסולת של בעלי חיים ומוצרי לוואי מייצור תעשייתי של בירה וחלב.
החוקרים אומרים כי הוכיחו את הטכנולוגיה בקנה מידה משמעותי למדי במעבדה, והם מוכנים להמשיך למחקר פיילוט נרחב. הם מבקשים מימון להקמת תא דלק בקנה מידה גדול, בשילוב אידיאלי עם מפעל לעיבוד מזון, שיוביל לזרימה קבועה וגדולה של שפכים. הם צופים כי לאחר שתוכח הטכנולוגיה ועלויות הבנייה יירדו, יישום עיבוד שפכים מסוג זה ייצר חשמל מתחדש בעלות נמוכה ויוזיל את עלות עיבוד הביוב.
טכנולוגיה זו תהיה מושכת במיוחד במדינה מתפתחת, בה היא תפתור מייד שתי בעיות: חוסר חשמל זול ומחסור במים נקיים. מחקר על שיפור יעילות התהליך נמשך עדיין, אך נראה כי די בקרוב, יגיעו ימי שטף האנרגיה לשירותים.
