Se as águas residuais estão cheias de "resíduos" é uma questão de perspectiva.

"Por que é um desperdício?" perguntou Zhen (Jason) Ele, professor do Departamento de Energia, Engenharia Química e Ambiental na Escola de Engenharia McKelvey da Universidade de Washington em St. Louis.

"São materiais orgânicos, " Ele disse, e eles podem fornecer energia de várias maneiras. Depois, há outro recurso valioso em águas residuais.

Água.

O laboratório dele desenvolveu um sistema que recupera ambos, filtrar águas residuais enquanto cria eletricidade. Os resultados dos testes em escala de bancada foram publicados e apresentados como um artigo de capa no jornal Ciência Ambiental:Pesquisa e Tecnologia da Água .

Os resíduos em águas residuais estão cheios de materiais orgânicos que, para bactérias, são comida.

"As bactérias os amam e podem convertê-los em coisas que podemos usar, “Ele disse.“ O biogás é a principal fonte de energia que podemos recuperar das águas residuais; a outra é a bioeletricidade. "

Já existem maneiras de capitalizar as bactérias para produzir energia a partir de águas residuais, mas tais métodos geralmente o fazem às custas da água, que poderia ser filtrado e de outra forma ser usado - se não para beber - para fins de "água cinza", como irrigação e descarga de vasos sanitários.

Seu laboratório pegou os dois processos - filtração e produção de energia - e os combinou, integrar o sistema de filtração no eletrodo anódico de um sistema eletroquímico microbiano.

O sistema é configurado como uma célula de combustível microbiana típica, uma bateria bacteriana que usa bactérias eletroquimicamente ativas como catalisador, enquanto uma célula de combustível tradicional usaria platina. Neste tipo de sistema, as bactérias estão presas ao eletrodo. Quando a água residual é bombeada para o ânodo, as bactérias "comem" os materiais orgânicos e liberam elétrons, criando eletricidade.

Para filtrar essa mesma água, Contudo, requer um sistema diferente.

Seu laboratório combinou os sistemas, desenvolver um ânodo permeável que atua como um filtro.

O ânodo é uma membrana dinâmica, feito de condutor, pano de carbono. Juntos, as bactérias e a membrana filtram de 80% a 90% dos materiais orgânicos - o que deixa a água limpa o suficiente para ser liberada na natureza ou tratada posteriormente para usos não potáveis.

Ele usou uma cultura mista de bactérias, mas eles tinham que compartilhar uma característica - a bactéria tinha que ser capaz de sobreviver em um ambiente com oxigênio zero.

"Se houvesse oxigênio, bactérias apenas despejariam elétrons no oxigênio, não no eletrodo, "Ele disse." Se você não pode respirar com o eletrodo, você vai morrer. "

Para encontrar as bactérias corretas, Ele geralmente segue a natureza.

"Não é 100 por cento natural, mas selecionamos aqueles que podem sobreviver nesta condição, "Ele disse." É mais como 'seleção projetada, “As bactérias que sobreviveram e respiraram com o eletrodo foram selecionadas para o sistema.

A quantidade de eletricidade criada não é suficiente para, dizer, energizar uma cidade, mas é em teoria suficiente para ajudar a compensar a quantidade substancial de energia usada em uma estação de tratamento de água típica dos EUA.

"Nos E.U.A., cerca de 3% a 5% da eletricidade é usada para a atividade de água e esgoto, "Ele disse. Considerando o uso por uma usina municipal local, Ele acredita que seu sistema pode reduzir significativamente o consumo de energia.

"Tipicamente, o processo consome cerca de 0,5 KWH de eletricidade por metro cúbico, "Ele disse. Com base em experimentos em escala de bancada, "Podemos reduzir pela metade, ou mais disso. "

Mas o objetivo principal do sistema de He não é a produção de eletricidade, é o tratamento de águas residuais e recuperação de nutrientes.

"As bactérias podem converter esses materiais orgânicos em coisas que podemos usar, "Ele disse." Também podemos recuperar nutrientes como nitrogênio ou fósforo para fertilizantes. Podemos usá-lo para alimentar as plantas. É só quando não o usamos, então se torna um desperdício.

"As águas residuais são um recurso no local errado."