Jeder weiß, dass Abwasser voller „Abfall“ ist. Aber ist das wirklich so oder ist das nur eine Frage der Perspektive?
Er fragt auch Zhenhe, Professor am Institut für Energie-, Umwelt- und Chemieingenieurwesen der Washington University in St. Louis.
"Warum verschwenden sie?"
"Sie sind organische Materialien", sagt er, "und diese können auf verschiedene Weise Energie liefern." Und dann darf man nicht vergessen, im Abwasser steckt die andere kostbare Ressource. Das Kostbarste von allem: Wasser.
Sein Labor hat ein System entwickelt, das sowohl Energie als auch Wasser zurückgewinnt. Ein System, das Abwasser filtert und gleichzeitig Strom erzeugt. Die Ergebnisse der ersten Tests waren veröffentlicht und als Titelartikel in der Zeitschrift präsentiert Umweltwissenschaften: Wasserforschung & Technologie.
"Abwasser" an wen?
Nur weil wir sie nicht mögen, heißt das nicht, dass niemand die Abfallstoffe im Abwasser mag. Für Bakterien sind sie zum Beispiel Nahrung. "Bakterien lieben sie und können sie in Dinge umwandeln, die wir verwenden können", sagte Professor He. „Es gibt zwei Energiequellen, die aus Abwasser gewonnen werden können. Zum einen Biogas, zum anderen Biostrom.“
Es gibt bereits Möglichkeiten, Bakterien zu nutzen, um aus Abwasser Energie zu gewinnen, aber diese Methoden gehen oft auf Kosten von Wasser, das gefiltert und anderweitig verwendet werden könnte. Wenn nicht zum Trinken, dann zumindest für "Grauwasser"-Zwecke wie Spülen und Toilettenspülung.
Das Labor der Washington University nahm die beiden Prozesse (Filterung und Stromerzeugung) und kombinierte sie zu einer Art mikrobieller Brennstoffzelle. Obwohl vielleicht der genaue Begriff ein anderer ist.
Eine Bakterienbatterie
Es ist eigentlich eine Bakterienbatterie, die elektrochemisch aktive Bakterien als Katalysator verwendet (wobei eine herkömmliche Brennstoffzelle Platin verwenden würde). Bei dieser Art von System sind Bakterien an der Elektrode befestigt: Wenn Abwasser in die Anode gepumpt wird, "fressen" die Bakterien organische Materialien und setzen Elektronen frei, wodurch Strom erzeugt wird.
Um dasselbe Wasser zu filtern, stellten die Forscher dann sicher, dass dieselbe Anode als Filter fungierte.
Die Anode ist eine dynamische Membran aus leitfähigem Kohlenstoffgewebe. Zusammen filtern die Bakterien und die Membran 80 % bis 90 % organische Materialien, wodurch das Wasser sauber genug bleibt, um es in die Natur abzugeben oder für nicht trinkbare Zwecke weiter aufzubereiten.
Castingbüro für Abwasser
Ein System, das wirklich brillant und vollständig aussieht, daran besteht kein Zweifel. Aber wie kam es zur Wahl der besten Bakterienkandidaten für diese spezielle Batterie? Die Forscher entschieden sich für eine Mischung von Bakterien, die eines gemeinsam hatten: die Fähigkeit, in einer Umgebung ohne Sauerstoff zu überleben.
„Wenn es Sauerstoff gäbe, würden die Bakterien die Elektronen einfach in den Sauerstoff und nicht in die Elektrode entladen“, sagt Zhen He. „Wir lassen die Natur wählen. Natürliche Selektion. Die Bakterien, die die verschiedenen Tests überstanden haben, waren die Auserwählten.“
Wie viel energia kann ein solches System produzieren?
Die Menge an erzeugtem Strom reicht natürlich nicht aus, um eine Stadt mit Strom zu versorgen. Theoretisch reicht es jedoch aus, den erheblichen Energieverbrauch einer typischen Kläranlage auszugleichen. Mit anderen Worten, es würde ausreichen, um ihn energetisch unabhängig zu machen, und das ist keine Kleinigkeit.
3 % bis 5 % des Stroms werden für Aktivitäten wie das Filtern von Abwasser verwendet. Stellen Sie sich vor, welche Einsparungen kommunale Kläranlagen haben könnten. Der „bakterielle“ Prozess verbraucht etwa 0,5 KWh Strom pro Kubikmeter. Forscher um Hes Team wollen das halbieren, wenn nicht sogar noch mehr.
Zusammenfassend: Eine Abwasserfilteranlage, die Nährstoffe wie Stickstoff oder Phosphor für Pflanzen filtert, zurückgewinnt und sich selbst ernährt. Glaubst du immer noch, es ist nur Verschwendung?
