V. MỘT SỐ THÔNG TIN VỀ VSV VÀ MÔI TRƯỜNG
9. Biến nước thải sinh hoạt thành điện năng
Nhóm nghiên cứu, do Bruce Logan phụ trách, thuộc ĐH bang Pennsylvania (Mỹ), vừa tạo ra một thiết bị có khả năng tạo nguồn điện từ nước thải sinh hoạt, vốn chứa rất nhiều chất hữu cơ từ hoạt động nấu nướng, lau chùi. Thiết bị này còn giúp làm sạch nước thải, khiến cho công tác xử lý Nếu khai thác đúng cách, vi khuẩn trong nước thải sẽ tạo ra dòng điện, phục vụ cuộc sống.
nước bẩn trở nên dễ dàng hơn. Với thiết bị biến nước thải thành nguồn kinh tế giá trị này, các tác giả hy vọng có thể đóng góp được phần nào vào hệ thống vệ sinh cơ bản của các nước đang phát triển.
Ý tưởng chế tạo thiết bị được nảy sinh từ quá trình phân huỷ chất hữu cơ sinh hoạt của vi khuẩn có trong nước thải. Lũ vi khuẩn này "xơi" tất cả mọi thứ, từ chất thải cho tới mảnh bắp cải vụn, và chuyển hóa thành carbon dioxide. Như vậy, trong lúc ôxy hóa nguồn thức ăn của mình, vi khuẩn giải phóng electron từ chất hữu cơ. Kiểm soát nguồn electron này, các nhà khoa học có thể tạo ra được dòng điện phục vụ sinh hoạt gia đình.
Trước đây, thiết bị chuyển hóa năng lượng hữu cơ do vi khuẩn tạo ra thành dòng điện đã từng được sản xuất và ứng dụng vào thực tế. Chúng có tên là pin năng lượng vi khuẩn, và nhiều người hiện nay vẫn đang tiếp tục khai thác nguồn điện rẻ tiền và đầy tiềm năng này, có khi tại những nơi ít ai ngờ tới. Ví dụ: điện cực gắn dưới đáy biển có thể thu được nguồn năng lượng do vi khuẩn sống trong bùn thải ra. Mặc dù nguồn điện sản xuất bằng cách này thường rất bé, chúng vẫn đủ để vận hành thiết bị theo dõi môi trường ngầm dưới nước.
Thiết bị của Logan thực ra chỉ là một loại pin năng lượng như thế, bao gồm một ống nhựa rộng 6,5cm và dài 15cm. Tám thỏi graphit chạy dọc theo ống có chức năng như những điện cực âm. Điện cực dương là một thỏi nằm ở chính giữa, làm bằng nhựa, carbon và platinum. Khi nước thải được bơm qua buồng, vi khuẩn bám vào các thỏi graphit và chuyển electron vào những thỏi này khi chúng ăn chất hữu cơ. Electron đi theo dây dẫn vào thỏi platinum, hoàn tất một mạch điện. Diện tích bề mặt của các thỏi graphit càng rộng, nguồn điện tạo được càng lớn. Cho đến nay, bằng phương pháp của mình, nhóm nghiên cứu của Logan đã lấy được 150 miliwatt trên mỗi mét vuông diện tích graphit. Tuy nhiên, họ vẫn chưa muốn dừng ở đó: "Chúng tôi tin rằng có thể tăng mức khai thác dòng điện lên tới 1.000 mW trên mỗi mét vuông. Hiện nay, một thiết bị cỡ vừa chỉ tạo được dòng điện đủ để thắp sáng bóng đèn chứ chưa đủ để phục vụ cho toàn gia đình. Chúng tôi sẽ tiếp tục cải tiến thiết bị này."
Nếu có môi trường thuận lợi, vi khuẩn sẽ tiêu huỷ nhiều chất thải hữu cơ hơn, đồng thời giải phóng ra nhiều electron hơn. Nhóm nghiên cứu cho biết: Trong thiết bị tạo điện, vi khuẩn có thể tiêu huỷ tới 80% chất thải hữu cơ trong nước. Với quy mô lớn hơn, thiết bị này sẽ giúp chúng ta tiết kiệm năng lượng và xử lý chất thải cho mỗi gia đình. Điều này đồng nghĩa với tiết kiệm được
một khoản tiền khổng lồ: chỉ riêng ở Mỹ, chi phí xử lý chất thải sinh hoạt hàng năm đã lên tới 25 tỉ USD. Khánh Hà (Theo Nature)