Gli scienziati dei materiali e gli ingegneri bioelettrochimici di Cornell potrebbero aver creato un innovativo, materiale per elettrodi dal costo competitivo per la pulizia degli inquinanti nelle acque reflue.

I ricercatori hanno creato elettrodi in nanofibra di carbonio elettrofilati e li hanno rivestiti con un polimero conduttivo, chiamato PEDOTTO, per competere con gli elettrodi in tessuto di carbonio disponibili sul mercato. Quando viene applicato il rivestimento PEDOT, uno strato di batteri elettricamente attivo – Geobacter sulfurreducens – cresce naturalmente per creare elettricità e trasferire elettroni al nuovo elettrodo.

Le nanofibre conduttrici creano una superficie favorevole per questo batterio, che digerisce gli inquinanti dalle acque reflue e produce elettricità, secondo la ricerca.

"Gli elettrodi sono costosi da produrre ora, e questo materiale potrebbe far scendere il prezzo degli elettrodi, facilitando la pulizia dell'acqua inquinata, ", ha affermato il co-autore Juan Guzman, un dottorando nel campo dell'ingegneria biologica e ambientale.

Al microscopio, l'elettrodo in nanofibra di carbonio ricorda uno scrubber da cucina. L'elettrodo è stato realizzato dal co-autore principale Meryem Pehlivaner, SM. '13, attualmente studente di dottorato presso la Northeastern University, con l'autore senior Margaret Frey, professore di scienza delle fibre e preside associato del College of Human Ecology. Pehlivaner ha fabbricato le nanofibre di carbonio tramite processi di elettrofilatura e carbonizzazione. Dopo alcune ore di elettrofilatura, emerge uno spesso foglio di nanofibra, visibile ad occhio nudo.

Pehlivaner ha contattato Guzman e l'autore senior Lars Agenent, professore di ingegneria biologica e ambientale, per la collaborazione nell'applicazione degli elettrodi in nanofibra di carbonio al trattamento simultaneo delle acque reflue e alla produzione di energia elettrica.

L'elettrodo in nanofibra di carbonio personalizzabile è stato utilizzato per la sua elevata porosità, superficie e biocompatibilità con i batteri. Aderendo a PEDOT, il materiale ottiene una funzione migliorata, secondo i ricercatori.

Guzman ha affermato che gli impianti di trattamento delle acque reflue non utilizzano ancora questo metodo. Su larga scala, i batteri all'elettrodo potrebbero catturare e degradare gli inquinanti dalle acque reflue che lo attraversano. Tale tecnologia può migliorare il trattamento delle acque reflue consentendo ai sistemi di occupare meno terreno e aumentare la produttività.

Concetti come questo si verificano nei campus in cui docenti e studenti vogliono comunicare e collaborare, disse l'Agente. "Questo definisce una collaborazione radicale, " ha detto. "Abbiamo scienziati delle fibre che parlano con ingegneri ambientali, da due college Cornell molto diversi, creare realtà da un'idea - più o meno un'intuizione - che renderà la pulizia delle acque reflue migliore e un po' più economica."

La ricerca, "Prestazioni di elettrodi in nanofibra di carbonio elettrofilata con poli conduttivo (3, 4-Etilendiossitiofene) rivestimenti in sistemi bioelettrochimici, " sarà pubblicato il 15 luglio nel Journal of Power Sources .