Зелена енергетика може стати дійсно зеленої
Відео: Закінчується епоха нафти? Перспективи «зеленої» енергетики Росії
Кілька років тому вперше був зафіксований факт отримання електрики від живого рослини. Але тільки зараз дослідження ряду американських, голландських і японських учених підійшли до точки, де стала ясна можливість комерціалізації бактеріальних паливних елементів (БТЕ), які живляться від продуктів життєдіяльності рослин.
Такі БТЕ одночасно виробляють електрику і знижують утворення парникових газів.
Американець Гордон Уейлд, винахідник з Іллінойсу, першим виявив в 2006 році, що металевий цвях, вбитий в дерево і з`єднаний дротом з металевою ж закопаною в землю пластиною, грає роль анода, за яким електрони спрямовуються до пластині-катода. Теоретичне пояснення цьому незвичайному фактом дав фізик Андреас Мершін з Массачусетського технологічного інституту (США): в грунті виявилося більше позитивно заряджених іонів водню, ніж в дереві. По суті, енергія бралась з побічних наслідків фотосинтезу, здійснюваного деревом. Але електрики при цьому вироблялося дуже небагато, і самостійним джерелом енергії такої «паливний елемент» стати не міг.
Відео: "Зелена" енергія із зелених водоростей - hi-tech
Пристрій бактеріального паливного елемента, що живиться від мікроорганізмів, які розкладають продукти життєдіяльності рослин (зображення NewScientist).
{Cke_protected} {C}
Відео: Нова система водопостачання в трьох будинках Актау в рамках програми "зеленої" економіки
Берт Хамелерс, дослідник з Вагенінгенского університету (Нідерланди), підійшов до проблеми з протилежного боку-його робота на цю тему недавно з`явилася в журналі Bioresource Technology.
Метою вченого було створення бактеріальних паливних елементів, але не таких, як нинішні (для переробки сміття та біовідходів), а автономних, що не вимагають систематичної підживлення. Г-н Хамелерс задався питанням: де можна знайти найбільше бактерій, що не залежать від зовнішньої паливної підживлення? Цим місцем виявилася грунт. Грунтові бактерії отримують близько 50% вуглеводів, що виробляються рослинами в процесі фотосинтезу. Аеробні бактерії розкладають вуглеводи, які утворюються при цьому іони водню з`єднуються з кіслородом- підсумок - молекули води. Висновок: як джерело енергії аероби не годяться.
Тому дослідник звернув увагу на анаеробні бактерії, що живуть в заболочених грунтах, де немає вільного кисню. Він укладав електроди рядами, засинаючи простір між ними змоченими дрібними графітовими гранулами, що грають роль анода. Після ряду дослідів йому і біотехнології Давиду стріки вдалося підняти енерговіддачу з 0,2 Вт з одного кв. м до 0,5 Вт. Г-н Стрик настільки надихнувся отриманими результатами, що навіть заснував компанію Plant-e, за допомогою якої сподівається комерціалізувати нові бактеріальні паливні елементи. Тим часом зусилля голландських вчених були помічені, і зараз вони працюють за програмою ЄС Plant Power, маючи намір підняти віддачу до 3,2 Вт на кв. м. І навіть з половиною від цієї цифри квадратний метр трав`яний даху (що в Голландії майже загальне місце) зможе виробляти 14 кіловат-годин на рік, а з даху в 50 м - 700 кВт•ч- це становить 20% від щорічного споживання середньої голландської сім`ї.
Як Стрик і Хамелерс намір отримати такі результати? По-перше, є рослини, у яких основна частина маси розташована в грунті, туди ж вони виділяють до 80% надлишкових для себе вуглеводів. Особливо приваблива в цьому сенсі звичайна цукровий буряк. Іншим значним резервом залишається бактеріальна флора. Існуюча природна флора розкладає вуглеводи настільки швидко, що катод не встигає задіяти утворюються електрони в реакції окислення. Підбір інший анаеробної флори, на думку дослідників, здатний значно підвищити енерговіддачу. Самі «електростанції» можна розташовувати в будь-якому болоті, на територіях, які не мають ніякого господарського значення. На відміну від існуючих вітрових і сонячних джерел електроенергії, бактерії «працюють» і вночі - отже, не буде потрібно розгортати мережу дорогих промислових еноргонакопичувачів.
Подібними ідеями керується і Казуя Ватанабе, біолог з Токійського університету (Японія). Маючи в своєму розпорядженні електроди на затоплених рисових чеках, він розраховує не тільки отримувати електрику, а й знизити негативний вплив глобального потепління.
Відео: Відеостатьі Politrussia.com
Як зазначає Уіллі Гермстрайт з Гентського університету (Бельгія), ця ініціатива особливо цікава тому, що заливні рисові поля виробляють до 20% щорічних викидів метану - одного з найсильніших парникових газів. Власне кажучи, все ті іони водню, які бактеріальні грунтові паливні елементи окислюють при отриманні електроенергії, раніше йшли на окислення «осколків» вуглеводних молекул і вели до вироблення метану, потрапляв потім з грунту в повітря. БТЕ знижують метанові викиди незалежно від типу рослин, але рисові поля в країнах Азії займають значну площу (в Японії це 12% території країни), і при цьому через обводнення на них живуть тільки анаеробні бактерії, особливо енергійно виробляють метан.
Словом, у авторів нових паливних елементів на руках вже є серйозні екологічні козирі. Чи будуть їм супроводжувати економічні та енергетичні удачі, покаже час.
