Meziprodukty při výrobě bioetanolu se dají využít pro výrobu elektřiny

Vědci ze Surrey Univerzity v Britském Guilfordu v rámci mezinárodní konference pořádané Společností pro Obecnou Mikrobiologii, prezentovali závěry svého výzkumu. Zjistily, že některé meziprodukty při výrobě bioethanolu mohou být efektivně využity při výrobě elektrické energie pomocí mikrobiálních palivových článků. Výsledky práce by mohly vést k vytvoření samočinných zařízení, které by pomáhaly čistit odpadní vodu z produkce biopaliv a na druhé straně produkovaly elektrickou energii.

Sušené lihovarské výpalky neboli Dried Distillers Grain with Solubles (DDGS) jsou právě tím odpadním produktem, na který se tým profesora Mika Bushella zaměřil. DDGS se hojně využívají jako levné krmivo pro hospodářská zvířata. Vědce ze Surrey Univerzity však napadlo zkombinovat DDGS s bakteriemi z čističky odpadních vod, s jejichž pomocí vytvořili mikrobiální palivový článek (microbial fuel cell – MFC). Princip MFC byl popsán již na počátku 20. století a doposud jich byly navrženy desítky typů. V MFC sestrojeným britskými vědci byly bakterie rostoucí na výpalcích fyzicky oddělené od přísunu kyslíku. V části s kyslíkem je umístěna katoda a v části s rostoucími bakteriemi anoda. Elektrony produkované bakteriemi po uzavřeném obvodu putují k anodě a tím vytvářejí elektrický proud (Obr. 1).

Obr. 1: Schematické znázornění mikrobiálního palivového článku, microbial fuel cell (MFC). Upraveno podle Guzman et al. 2010.

MFC tedy nabízí jedinečnou možnost jak efektivně a levně přetvářet organické odpadní produkty na elektrickou energii. „Pro komercializaci celého procesu je nutné nalézt levný materiál, kterým nakrmíte bakterie“, vysvětluje Lisa Buddrus, členka výzkumného týmu. „Sušené lihovarské výpalky jsou možným kandidátem do budoucna, jelikož produkce bioetanolu v Británii každoročně stoupá. Dalším krokem bude identifikovat bakterie, které se lihovarskými výpalky živí. Navíc bychom se chtěli zaměřit i na genetiku mikrobiálního společenstva, což nám pomůže pochopit metabolické procesy a klíčové geny, které se účastní uvolňování a transportu elektronů“, dodává Lissa Buddrus.

Další výhodou nové technologie je, že MFC využívající výpalky jsou šetrné k životnímu prostředí. Materiál, který bakterie nespotřebují, je daleko méně reaktivní s kyslíkem, vykazuje mnohem nižšší chemickou (CHSK) a biologickou (BSK) spotřebu kyslíku, což jsou dva hlavní parametry při posuzování znečištění kvality vod. “Zároveň mohou být nespotřebované výpalky opět využity jako krmivo pro hospodářská zvířata. Nalezli jsme tedy způsob jak využít lihovarské výpalky dvojnásobně: (i) jako krmivo pro bakterie, které nám za to produkují elektřinu a (ii) jako krmivo pro hospodářská zvířata. Navíc tím čistíme odpadní vodu,” říká professor Mike Bushell, vedoucí celého projektu.

Zajímavým využitím přírodních MFC může být při napájení sensorů monitorujících počasí nebo míru znečištění v odlehlých a nepřístupných oblastech Země. “Mnoho výzkumných týmů se touto myšlenkou zabývá, samonapájené monitorovací senzory pomocí MFC by mohly být umístěny v oceánech, pouštích, pralesích, kde by zaznamenávaly parametry prostředí od teploty, vlhkosti až po např. míru znečištění”, vysvětluje professor Bushell.

Autor: Ing. Jiří Bárta, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Society for General Microbiology (2012, September 4). Biofuel waste product recycled for electricity. ScienceDaily. Retrieved March 14, 2013

Guzman JJ, Cooke KG, Gay MO, Radachowsky SE, Girguis PR, Chiu MA (2010). Benthic Microbial Fuel Cells: Long-Term Power Sources for Wireless Marine Sensor Networks, Proceedings: SPIE Defense, Security, and Sensing