Kết hợp nước muối, nước ngọt và vi khuẩn tạo ra năng lượng tái tạo
| 09/10/2011 05:00 PM
Hầu hết các nguồn năng lượng tái tạo đang được nghiên cứu phổ biến hiện nay đều là năng lượng ánh sáng, nhiệt, hoặc động năng.
Hầu hết các nguồn năng lượng tái tạo đang được nghiên cứu phổ biến hiện nay đều là năng lượng ánh sáng, nhiệt, hoặc động năng. Tuy nhiên các nhà khoa học đã nghiên cứu ra một phương pháp mới có thể tạo ra điện, đó là kết hợp nước ngọt, nước muối và các vi khuẩn tạo ra năng lượng hydro. Nhóm nghiên cứu cho rằng hydro có tiềm năng trở thành vật chất mang điện hiệu quả.
Trước đấy, đã có một phương pháp tương tự được nêu ra là sử dụng nước muối và nước ngọt để tạo ra điện. Trong phương pháp này, nước muối và nước ngọt được đặt trên các mặt đối diện của một lớp màng cho phép các ion thông qua, nhưng ngăn cản các phân tử nước. Các ion nước muối sẽ di chuyển đến nước ngọt để cân bằng lực thẩm thấu, qua đó tạo ra điện. Điện áp được sản xuất trong mỗi phần tử của một tế bào là nhỏ, tuy nhiên nó sản sinh ra liên tục mỗi ngày.
Bằng phương pháp trên, sử dụng một lượng lớn nước muối và nước ngọt sẽ cho ta lượng điện năng cần thiết. Tuy nhiên chi phí của phương pháp là quá lớn. Khi chúng ta thêm vi khuẩn vào, mọi thứ sẽ thay đổi. Được cho là nguồn gốc của vật chất hữu cơ, vi khuẩn sẽ thu hoạch các electron của nó bằng cách oxy hóa cacbon và chuyển năng lượng của chúng vào nguồn cung cấp năng lượng chính của tế bào, ATP. Nhiều vi khuẩn trong môi trường tự nhiên có khả năng giải phóng các điện tử bên ngoài tế bào, nên có thể sản sinh ra điện khi chúng phá vỡ vật chất hữu cơ.
Với tỷ lệ năm nước ngọt / nước muối được đặt trong một hệ thống để trao đổi tế bào, với cực dương là nơi lưu trữ vi khuẩn. Các tập hợp của tế bào không đủ để sản xuất điện có thể sử dụng. Nhưng khi có thêm vi khuẩn vào, hệ thống tạo ra sự tăng thế đủ để giải phóng hydro, chỉ cần chúng được tương tác với chất hữu cơ (trong thí nghiệm của mình, các nhà khoa học sử dụng Axetat). Vi khuẩn tự cung năng lượng để sản xuất ra hydro dồi dào mà không cần phải dùng đến bất cứ dòng điện nào bên ngoài . Tăng cường dòng chảy của nước thông qua các tế bào làm tăng tốc độ sản xuất, và hydro tiếp tục được giải phóng ra cho đến khi Axetat bị bào mòn hết.
Hiệu quả đại được là khá khá ấn tượng. Với tốc dòng chảy chậm hơn, năng lượng hydro thu được chỉ là là 36% năng lượng Axetat giải phóng ra. Với tốc độ dòng chảy này, khoảng 85% năng lượng được lưu trữ trong hydro do sự khác biệt nồng độ giữa nước ngọt và nước muối. Các vi khuẩn lấy phần còn lại của năng lượng từ Axetat, sử dụng nó để tiếp tục tồn tại và phát triển. Tuy nhiên để hệ thống này có hiệu quả cao đòi hỏi một cực âm làm bằng bạch kim đắt tiền. Chúng ta có thể sử dụng những vật liệu khác nhưng hiệu quả đại được là không cao.
Vi khuẩn có thể có được dễ dàng từ nguồn chất thải hữu cơ ở các trang trại hoặc của con người. Các nhà khoa học tin rằng nghiên cứu của họ đã mở ra một cơ hội mới cho tương lai. Trong ngắn hạn, chúng ta có khả năng thực hiện việc nối các hệ thống này vào một ống xả nước thải và đi ra với hydro ở đầu kia. Bên cạnh việc tạo ra điện năng sử dụng, đây còn là một biện pháp góp phần xử lý chất thải, bảo vệ môi trường.
Tham khảo: Arstechnica