Naukowcy od lat szukają alternatyw dla nieodnawialnych źródeł energii. Zwykle koncentrują się na dobrze znanych jej źródłach – energii słonecznej, geotermalnej, wiatru, wody i biomasie.

Wykorzystanie organizmów żywych do generowania różnicy potencjału zwykle traktowano jako ciekawostkę. Ostatnimi laty coraz więcej naukowców zaczyna rozważać to w kontekście przemysłowych aplikacji. Powstały liczne prototypowe i eksperymentalne ogniwa paliwowe wykorzystujące mikroorganizmy lub rośliny.

 
Ciekawym pomysłem wydają się roślinno – mikrobiologiczne ogniwa paliwowe (ang. Plant – Microbial Fuel Cell, PMFC).  Naukowcy badali pod kątem generowania prądu wiele gatunków roślin i towarzyszących im bakterii (żyjących na ich korzeniach). Kluczową rolę odgrywają tutaj elektrochemicznie aktywne bakterie (ang. Electrochemically Active Bacteria, EAB), które są znane od paru dekad (pierwsze wzmianki już w 1911 roku, a po roku 2000 – coraz więcej zidentyfikowanych szczepów).
 
Najlepsze perspektywy na rozwój technologii dają bakterie z gatunku Geobacter (Ruud et al. 2011). Wiele roślin uwalnia do strefy bezpośrednio otaczającej ich korzenie – tzw. ryzosfery (ang. rhizosphere) – substancje nieorganiczne i organiczne (produkty fotosyntezy i metabolizmu, takie jak glukoza, pirogronian, kwasy organiczne, hormony roślinne) – proces ten nazywa się ryzodepozycja (ang. Rhizodeposition). Ma to na celu często promowanie rozwoju korzystnych dla roślin szczepów mikroorganizmów – takich jak bakterie wiążące azot. Wiele z tych mikroorganizmów wykorzystuje te substancje (zwane donorami elektronu) jako źródło energii i węgla.
 
Aby wykorzystać to zjawisko do produkcji prądu elektrycznego należy w obszarze zajmowanym przez EAB (pobliże korzeni) umieścić anodę, która wyłapie wolne elektrony, a w przestrzeni oddzielonej od anody membraną półprzepuszczalną (przepuszczającą jony wodorkowe) umieścić katodę. Na katodzie jony wodorkowe będą reagować z tlenem cząsteczkowym z otoczenia i elektronem wytwarzając cząsteczkę wody. Schemat takiego układu przedstawia poniższy rysunek (Rys 1).
 
(źródło: Farmers weekly) 
 
Co prawda nie produkują one dużych ilości energii, 16 bloczków połączonych ze sobą daje napięcie 3 V, ale jest to rozważane jako alternatywa dla standardowej fotowoltaiki dla krajów północnych, gdzie typowe ogniwa nie działają z pełną wydajnością, a mech ma idealne warunki do życia. Ponadto wraz z zastosowaniem coraz bardziej energooszczędnych technologii – mogą się takie bio-ogniwa okazać wystarczające by zasilić chociażby LED-owe oświetlenie budynku.
 
Opracował: mgr inż. Bartosz Adamczyk
Źródło: GLOBEnergia Plus 4/2016


Cały artykuł w GLOBEnergia Plus 4/2016

POBIERZ DARMOWĄ APLIKACJĘ MOBILNĄ GLOBEnergia Plus i czytaj cały artykuł już dziś!

appstore        google play