Очистные сооружения сточных вод, являются необходимостью для наших городов, но новое исследование Стэнфордского университета показывает, что они могут также стать источником электроэнергии. В первую очередь это сделает энергонезависимыми сами очистные сооружения. На выходе из очистных сооружений мы имеем пресную воду, которая при смешивании с соленой прибрежной водой, может дать 18 Гигаватт электроэнергии по всему миру.
Впадение реки в море, может так же стать дополнительным источником энергии. Многие люди знают, что на этом принципе основаны гидроэлектростанции, перекрывающие своими турбинами потоки воды, благодаря чему мы получаем электроэнергию. Однако новая технология позволит получить дополнительно 2 тераватта электроэнергии лишь смешивая пресную воду с соленой.
Это происходит по причине того, что при смешивании пресной и соленой воды, образуется так называемый «градиент солености». В случае сточных вод, выходящих из очистных сооружений, мы имеем на выходе воду, с количеством соли меньше примерно в 20 раз чем морская, с которой она смешивается. Опустив подробности, можно сказать что один кубометр пресной воды может производить примерно 0.65 Киловатт/час электроэнергии.
Это немного, но по мнению команды Стэнфорда, во главе с Кристианом Дубравски, доктором наук в области гражданского и экологического проектирования, эта «голубая энергия» может иметь важное местное применение для сточных вод.
Находясь на побережьях, такие установки непрерывно сбрасывают в море пресную воду после обработки, но эксплуатация этих установок является энергоемкой и потребляет три процента электроэнергии, производимой только в США. Это неплохо, но очистные сооружения должны работать круглосуточно, и их отключение из-за нехватки электроэнергии может иметь некоторые неприятные последствия, такие как выброс неочищенных отходов в систему водоснабжения.
Идея использования градиента солености в качестве средства генерирования «голубой энергии» не нова, но команда Стэнфорда говорит, что ее подход является первым, который не опирается на такие вещи, как давление или осмос . Вместо этого он превращает пресную и соленую воду в батарею, где оба промывают электроды из прусской сини (стоимость 1 долл. США за кг) и полипиррола (3 долл. США за кг).
Стэнфорд говорит, что электроды относительно прочны, отчасти благодаря покрытию сульфосукциновой кислотой, а также отсутствию движущихся частей. В ходе испытаний опытный образец на региональном заводе по контролю качества воды в Пало-Альто недалеко от залива Халф Мун, штат Калифорния, прошел 180 циклов при сохранении эффективности 97%, и выходная мощность все еще оставалась на уровне.
«Это научно элегантное решение сложной проблемы», — говорит Дубравски. «Технологию необходимо протестировать в большем масштабе, и хотя она не решает проблему использования голубой энергии в глобальном масштабе — рек, впадающих в океан, — но это хорошая отправная точка, которая может стимулировать эти достижения».
Данное исследование было впервые опубликовано в ACS Omega
Оригинал статьи переведен специально для сайта GasBenzin, и находится в Стэнфордский университет
