Человечество стремится минимизировать свое влияние на окружающую среду. Что-то получается, но до победы далеко.
Объем сточных вод крупного города может достигать миллиарда литров в сутки. Чтобы эту воду очистить тратится огромная энергия. В Великобритании на очистку приходится 3% всей потребляемой в стране энергии. Хорошо бы эти затраты минимизировать. Ученые Университета Уорвика предложили использовать для очистки микробные электролизные ячейки. В них микроорганизмы расщепляют органические вещества в сточных водах и получают чистую воду и водород. Водород вообще очень нужен: его можно использовать и в водородных топливных элементах для хранения энергии, и в сталелитейном производстве. Но для того, чтобы все это работало в промышленных масштабах, ячейки должны быть очень дешевыми. Ученые нашли такое решение. В качестве материала, на котором живут бактерии, ученые предложили использовать коврики из углеродных волокон. Они стоят около 200 рублей за квадратный метр. Бактерии на них хорошо размножаются.
То, что можно получать электричество «из бактерий», известно уже больше ста лет. Но к практическому применению этих идей мы подходим только сегодня. Есть бактерии, например, широко распространенные Shewanella oneidensis, которые в процессе метаболизма выделяют сквозь клеточную мембрану свободные электроны. На основе этих бактерий можно сделать микробный топливный элемент, который в процессе жизнедеятельности микроорганизмов будет вырабатывать электрический ток. Бактерия живет, поедает органические соединения и «производит» электроэнергию. А питаться она может как раз сточными водами. Ученые Университета Суррея предложили «кормить» микробные топливные элементы сточными водами кофейных плантаций. Бактерии очищают воду (и ее можно использовать повторно) и дают электроэнергию. Применение установок, работающих на «бактериях», особенно пригодится на отдаленных кофейных плантациях, например, в Колумбии. Ученые подумали и том, как сделать установку максимально дешевой — в основном из глины и дерева.
«Углеродная нейтральность» — это состояние, когда антропогенные выбросы CO2 уравновешиваются удалением такого же объема CO2 из атмосферы. В результате человек на объем CO2 никак не влияет. Но такого рода «нейтральность» достигается не только в глобальных масштабах. Например, очистка сточных вод с помощью микробных топливных элементов, которые обеспечивают потребности кофейной плантации в электричестве, это тоже своего рода нейтральность. Ученые стремятся создавать такие «модули», не выделяющие (или почти не выделяющие) отходы и снабжающие сами себя энергией.
В Тихом океане есть Большое мусорное пятно — огромное скопление пластиковых отходов. Сейчас предпринимаются попытки этот пластик собрать. Судно приходит в район пятна вылавливает пластик и везет его на берег на переработку. Это дорого и долго. Ученые Вустерского политехнического института предложили другое решение. Пластик — и сам по себе источник энергии. Можно снабдить судно специальной установкой, которая, используя процесс гидротермального сжижения, будет получать дизельное топливо для двигателей судна из пластика прямо в море. Вот оно идет по этому пятну и пластик перерабатывает в топливо. Это еще не полная нейтральность. Но шаг в правильную сторону.