211service.com
Ett mindre slösaktigt sätt att hantera avloppsvatten
Ett israeliskt företag som heter Emefcy har utvecklat en process som lovar att minska energiuttaget från rening av avloppsvatten. Den här veckan investerade Energy Technology Ventures – ett joint venture mellan GE, NRG Energy och ConocoPhillips – i företaget, vilket markerar företagets första investering någonsin i ett icke-amerikanskt företag.
Konventionell rening av avloppsvatten förbrukar 2 procent av den globala kraftkapaciteten, cirka 80 000 megawatt, till en kostnad av 40 miljarder dollar per år.
Med hjälp av konventionell mikrobiell bränslecellsteknologi och sin egen patentskyddade teknik, skördar Emefcy energi från avloppsvatten och genererar tillräckligt för att driva hela reningsprocessen. Vid rening av särskilt kolrikt industriavloppsvatten, säger företaget, producerar processen överskottsel som kan matas tillbaka till nätet med vinst.
I mikrobiella bränsleceller oxiderar naturligt förekommande mikroorganismer avloppsvatten. En anod och katod, placerade på ett kritiskt avstånd från varandra i vattnet, skapar en elektrisk krets från elektronerna som erhålls från denna oxidation.
Ely Cohen, Emefcys vice VD för marknadsföring, säger att företagets process minskar den totala kostnaden för rening av avloppsvatten med 30 till 40 procent genom att eliminera energiutgifter, och även minskar mängden slam som måste transporteras bort efteråt med upp till 80 procent.
Traditionell rening av avloppsvatten innebär att luft tvingas genom vattnet för att lufta det. Detta är också viktigt för de mikrobiella cellernas aktivitet. Emefcy exponerar mer avloppsvatten för luft men utan den energikrävande processen att pumpa luft genom vattnet. Istället rinner avloppsvattnet genom en biogen reaktor gjord av rör som är 1,7 meter i diameter och fyra meter höga. Inuti rören strömmar vatten och luft bredvid varandra, åtskilda av ett membran.
Reaktorn är uppdelad i två områden, säger Emefcys vd Eytan Levy. I ett område finns mycket avloppsvatten men det finns ingen luft. I det andra området finns luft men inget avloppsvatten. Dessa två områden är åtskilda av en membranvägg och båda områdena är anslutna till en elektriskt ledande yta på vilken bakterierna växer.
Elektronerna som produceras av bakterierna strömmar mot syre i luften genom nanotrådar gjorda av naturligt förekommande hårliknande utsprång som finns på mikrobernas yta. Under dessa reaktorförhållanden utvecklar bakterierna förmågan att omvandla dessa pili till att bli elektriskt ledande och det beter sig precis som en metalltråd, säger Levy.
Elektroderna som används är gjorda av en belagd plast, vilket gör dem billigare och lättare att underhålla.
Varje stack kan behandla 10 kubikmeter avloppsvatten om dagen och har en planerad livslängd på 15 år. Stackar kan läggas till på modulbasis, vilket undviker behovet av en stor initial investering i infrastruktur. Emefcy hoppas kunna påbörja industriell produktion denna månad, med den första försäljningen inriktad på början av 2012.
Itamar Willner, professor vid Institute of Chemistry vid Hebrew University, och författare till en nyligen genomförd recension av biobränslecellsteknologi i tidskriften Bränsleceller , säger att använda mikrobiella bränsleceller för sanering av avloppsvatten är fortfarande en utmaning.
Det är en enorm skillnad mellan ett demosystem och uppskalning till tusentals ton avloppsvatten, och en skillnad mellan artificiellt förorenat vatten som används för laboratorietester och den verkliga världen, där man har olika avfall och olika material, säger Willner.
Lital Alfonta, biträdande professor vid institutionen för bioteknikteknik vid Ben-Gurion University, som utvecklar genetiskt modifierade mikrobiella bränsleceller, säger att det har funnits en växande spänning vid internationella konferenser över de framsteg som gjorts av Emefcy.
De använder väldigt billiga material som ändå ger dem högsta möjliga effekt, säger Alfonta. De förbättrade också tillvägagångssättet enormt genom att stapla sina elektroder, vilket gav en mycket större yta.
Men Alfonta säger att 80 procent av den energi som genereras av mikroberna går förlorad i processen, eftersom elektronerna aldrig når elektroderna. Hon forskar om mikroberna kan genetiskt modifieras för att förbättra effektiviteten i elektronöverföringen mellan mikroorganismen och bränslecellens elektrod.
För tillfället nöjer sig Emefcy om dess stackar visar sig vara energineutrala, med lite överskott från industriell avloppsrening.
Om du är en organisation som letar efter förnybar energi, kom inte till oss, säger Cohen. Gå till vinden. Gå till solenergi. Om du har problem med avloppsvatten, kom till oss så hittar vi ett sätt som är mycket kostnadseffektivt och till viss del kan det till och med vara en energipositiv lösning.