Среди альтернативных источников энергии особое место занимает
биоэнергетика, использующая в производстве энергии биотопливо,
получаемое из растительного или животного сырья, из продуктов
жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. Не
выделяясь особо высоким уровнем энергоотдачи (по сравнению с другими
альтернативными источниками энергии), этот источник возобновляемой
энергии завоевывает все большую популярность благодаря своим
экологическим кондициям. Оригинальную разработку в области микробных биотопливных
элементов, в основе функционирования которых лежат процессы
биокаталитического окисления органических веществ и преобразование
энергии микробного метаболизма в электрическую энергию, представили на
выставке НТТМ-2013 молодые ученые и специалисты из Краснодара.
«Принцип действия разработанного устройства довольно прост, — рассказывает один из разработчиков Александр Козицын. — Органическая молекула может быть окислена микроорганизмом до углекислого газа, при этом освобождая электроны и протоны. Так, например, из глюкозы может быть получено 24 электрона (рис. 2). В живых организмах электроны проходят по цепочке ферментов, составляющих так называемую дыхательную цепь, что приводит к сопряженному синтезу молекул АТФ. «Отработанные» электроны сбрасываются клеткой на внешний дыхательных акцептор – молекулярный кислород, который, соединяясь с протонами, образует воду (рис. 3). Природу здесь можно «обмануть», предложив клетке вместо кислорода, в качестве внешнего акцептора, графитовый электрод. Он, напрямую или через переносчики-медиаторы, принимает электроны в качестве анода. Освобождающиеся протоны из ёмкости с бактериями через специальную протонселективную мембрану перемещаются в смежный сосуд с катодом. В результате при замыкании цепи между электродами возникнет электрический ток, в который можно включить полезную нагрузку». Генерируемый здесь электрический потенциал не так велик – он составляет чуть более 1 вольта. Но зато в такой системе можно использовать в качестве топлива практически любые органические субстраты - лишь бы они усваивались бактериями. В настоящее время уже обнаружены специфические «электрогенные» микробы, например геобактер и шеванелла, формирующее основу анодофильной микрофлоры. Таким образом, выработку электроэнергии можно вести, перерабатывая самые различные органические продукты. Это могут быть коммунальные сточные воды, органические стоки пищевой, текстильной и легкой промышленности, отходы молочных, животноводческих, других пищевых производств. Микробные топливные элементы выступают здесь как устройства биологической очистки с одновременным извлечением энергии.
Производительность такой технологии пока не велика, но её развитие уже идёт бурными темпами в странах Запада, Юго-Восточной Азии. В нашей стране также проводятся научные и экспериментальные исследования в Московском, Тульском, Кубанском и других госуниверситетах. И, возможно, полагают исследователи, недалёк тот день, когда наряду с индивидуальными солнечными батареями на крышах, во многих наших домах появятся и биотопливные элементы на сточных трубах. Представленный на ВВЦ проект «Микробный топливный элемент» получил премию «Победитель» в секции «Топливо и энергетика» на выставке НТТМ-2013.
«Принцип действия разработанного устройства довольно прост, — рассказывает один из разработчиков Александр Козицын. — Органическая молекула может быть окислена микроорганизмом до углекислого газа, при этом освобождая электроны и протоны. Так, например, из глюкозы может быть получено 24 электрона (рис. 2). В живых организмах электроны проходят по цепочке ферментов, составляющих так называемую дыхательную цепь, что приводит к сопряженному синтезу молекул АТФ. «Отработанные» электроны сбрасываются клеткой на внешний дыхательных акцептор – молекулярный кислород, который, соединяясь с протонами, образует воду (рис. 3). Природу здесь можно «обмануть», предложив клетке вместо кислорода, в качестве внешнего акцептора, графитовый электрод. Он, напрямую или через переносчики-медиаторы, принимает электроны в качестве анода. Освобождающиеся протоны из ёмкости с бактериями через специальную протонселективную мембрану перемещаются в смежный сосуд с катодом. В результате при замыкании цепи между электродами возникнет электрический ток, в который можно включить полезную нагрузку». Генерируемый здесь электрический потенциал не так велик – он составляет чуть более 1 вольта. Но зато в такой системе можно использовать в качестве топлива практически любые органические субстраты - лишь бы они усваивались бактериями. В настоящее время уже обнаружены специфические «электрогенные» микробы, например геобактер и шеванелла, формирующее основу анодофильной микрофлоры. Таким образом, выработку электроэнергии можно вести, перерабатывая самые различные органические продукты. Это могут быть коммунальные сточные воды, органические стоки пищевой, текстильной и легкой промышленности, отходы молочных, животноводческих, других пищевых производств. Микробные топливные элементы выступают здесь как устройства биологической очистки с одновременным извлечением энергии.
Производительность такой технологии пока не велика, но её развитие уже идёт бурными темпами в странах Запада, Юго-Восточной Азии. В нашей стране также проводятся научные и экспериментальные исследования в Московском, Тульском, Кубанском и других госуниверситетах. И, возможно, полагают исследователи, недалёк тот день, когда наряду с индивидуальными солнечными батареями на крышах, во многих наших домах появятся и биотопливные элементы на сточных трубах. Представленный на ВВЦ проект «Микробный топливный элемент» получил премию «Победитель» в секции «Топливо и энергетика» на выставке НТТМ-2013.
Источник: nkj.ru/news
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.