Se le acque reflue sono piene di "rifiuti" è una questione di prospettiva.

"Perché è uno spreco?" ha chiesto Zhen (Jason) Lui, professore presso il Dipartimento di Energia, Ingegneria ambientale e chimica presso la McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis.

"Sono materiali organici, " Egli ha detto, e quelli possono fornire energia in diversi modi. Poi c'è l'altra preziosa risorsa nelle acque reflue.

Acqua.

Il suo laboratorio ha sviluppato un sistema che recupera entrambi, filtrare le acque reflue durante la creazione di elettricità. I risultati degli studi su scala di laboratorio sono stati pubblicati e presentati come articolo di copertina della rivista Scienze ambientali:ricerca e tecnologia sull'acqua .

I materiali di scarto nelle acque reflue sono pieni di materiali organici che, ai batteri, sono cibo.

"I batteri li amano e possono convertirli in cose che possiamo usare, " Ha detto. "Il biogas è la fonte primaria di energia che possiamo recuperare dalle acque reflue; l'altro è la bioelettricità."

Esistono già modi per sfruttare i batteri per produrre energia dalle acque reflue, ma tali metodi spesso lo fanno a spese dell'acqua, che potrebbero essere filtrati e altrimenti utilizzati, se non per bere, per scopi di "acqua grigia" come l'irrigazione e lo sciacquone.

Il suo laboratorio ha preso i due processi, filtrazione e produzione di energia, e li ha combinati, integrazione del sistema di filtrazione nell'elettrodo anodico di un sistema elettrochimico microbico.

Il sistema è configurato come una tipica cella a combustibile microbica, una batteria batterica che utilizza batteri elettrochimicamente attivi come catalizzatore laddove una pila a combustibile tradizionale utilizzerebbe il platino. In questo tipo di sistema, i batteri sono attaccati all'elettrodo. Quando le acque reflue vengono pompate nell'anodo, i batteri "mangiano" i materiali organici e rilasciano elettroni, creare elettricità.

Per filtrare quella stessa acqua, però, richiede un sistema diverso.

Il suo laboratorio ha combinato i sistemi, sviluppando un anodo permeabile che funge da filtro.

L'anodo è una membrana dinamica, fatto di conduttore, tela di carbonio. Insieme, i batteri e la membrana filtrano dall'80% al 90% dei materiali organici, lasciando l'acqua abbastanza pulita da essere rilasciata nella natura o ulteriormente trattata per usi non potabili.

Ha usato una coltura mista di batteri, ma dovevano condividere una caratteristica:i batteri dovevano essere in grado di sopravvivere in un ambiente privo di ossigeno.

"Se ci fosse ossigeno, i batteri scaricherebbero solo elettroni nell'ossigeno e non nell'elettrodo, " Ha detto. "Se non puoi respirare con l'elettrodo, morirai."

Per trovare i batteri corretti, Si affida principalmente alla natura.

"Non è naturale al 100%, ma selezioniamo quelli che possono sopravvivere in questa condizione, " Ha detto. "E 'più come 'selezione ingegnerizzata, '" i batteri che sono sopravvissuti e respirano con l'elettrodo sono stati selezionati per il sistema.

La quantità di elettricità prodotta non è sufficiente per, dire, alimentare una città, ma in teoria è sufficiente per aiutare a compensare la notevole quantità di energia utilizzata in un tipico impianto di trattamento delle acque degli Stati Uniti.

"Negli Stati Uniti., dal 3% al 5% circa dell'elettricità viene utilizzata per l'attività idrica e delle acque reflue, " Ha detto. Considerando l'utilizzo da parte di un impianto comunale locale, Crede che il suo sistema possa ridurre significativamente il consumo di energia.

"Tipicamente, il processo consuma circa 0,5 KWH di elettricità per metro cubo, " Ha detto. Sulla base di esperimenti su scala di banco, "Possiamo ridurlo della metà, o più di quello."

Ma l'obiettivo principale del sistema di He non è la produzione di elettricità, è il trattamento delle acque reflue e il recupero dei nutrienti.

"I batteri possono convertire quei materiali organici in cose che possiamo usare, " Ha detto. "Possiamo anche recuperare sostanze nutritive come azoto o fosforo per fertilizzanti. Possiamo usarlo per nutrire le piante. È solo quando non lo usiamo, poi diventa spreco.

"Le acque reflue sono una risorsa nella posizione sbagliata".