Επιστήμονες του Ελληνικού Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας στην Αθήνα επεξεργάζονται ένα βιοηλεκτροχημικό σύστημα μικροβιακών κυψελών καυσίμου που χρησιμοποιεί βακτήρια για να μετατρέπει λύματα σε ηλεκτρική ενέργεια
Παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας από λύματα. Αυτό είναι το φιλόδοξο σχέδιο στο οποίο εργάζονται Έλληνες επιστήμονες, σε συνεργασία με ερευνητές από το Ηνωμένο Βασίλειο, με χρηματοδότηση από το Ελληνικό Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας (ΕΛΙΔΕΚ) στην Αθήνα. Οι επιστήμονες αναπτύσσουν «μικροβιακές κυψέλες καυσίμου», βιοηλεκτροχημικά συστήματα τα οποία χρησιμοποιούν βακτήρια για να μετατρέπουν οργανικές και ανόργανες ενώσεις που περιέχονται στα λύματα, ώστε να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.
Η ελληνική ομάδα υποβάλλει σε δοκιμές αυτή την τεχνολογία, με τη βοήθεια ενός δανείου που χορήγησε στο ΕΛΙΔΕΚ η Ευρωπαϊκή Τράπεζα Επενδύσεων. Πρόκειται για το είδος καινοτόμου προϊόντος που χρειάζεται για την επίτευξη των διεθνών στόχων όσον αφορά το κλίμα.
Στο πρόγραμμα, στο πλαίσιο του οποίου συνεργάζονται ερευνητές διαφόρων ειδικοτήτων για την αντιμετώπιση δύσκολων επιστημονικών και τεχνολογικών προκλήσεων, συμμετέχουν τρία πανεπιστήμια: το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ), η Σχολή Θετικών Επιστημών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών και το Κέντρο Βιοενέργειας του Μπρίστολ (Bristol BioEnergy Centre) στο Πανεπιστήμιο της Δυτικής Αγγλίας.
«Κάθε προσπάθεια ανάπτυξης και εφαρμογής στρατηγικών για την ανάκτηση πόρων, την παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ή την αποτελεσματικότερη χρήση υφιστάμενων πόρων είναι πολύ σημαντική», λέει η Ασημίνα Τρεμούλη, ερευνήτρια στον Τομέα Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ και επιστημονική υπεύθυνη του προγράμματος.
Στα προηγούμενα σχέδια που είχαν αναπτύξει οι ερευνητές είχαν σημειωθεί ηλεκτροχημικές απώλειες, οι οποίες περιόριζαν τη συνολική απόδοση του συστήματος. Επί του παρόντος εισάγουν νέα υλικά για να περιορίσουν το κόστος υλοποίησης.
Το νέο σχεδιαστικό μοντέλο αναμένεται να αποτελέσει μια βιώσιμη εναλλακτική λύση για την επεξεργασία λυμάτων και να συμβάλει στον περιορισμό της ρύπανσης.
Τι είναι οι μικροβιακές κυψέλες καυσίμου;
Με τη βοήθεια ενός δανείου ύψους 180 εκατ. ευρώ από την Ευρωπαϊκή Τράπεζα Επενδύσεων, το οποίο υπογράφηκε το 2016, και με χρηματοδότηση από το Ελληνικό Δημόσιο, το ΕΛΙΔΕΚ στηρίζει ένα ευρύ φάσμα ερευνητικών προτάσεων που υποβάλλονται από ταλαντούχους νέους επιστήμονες.
Η μικροβιακή κυψέλη καυσίμου λειτουργεί ως εξής:
Η κυψέλη αποτελείται από μια άνοδο και μια κάθοδο, οι οποίες διαχωρίζονται μεταξύ τους με μια μεμβράνη. Οι μικροοργανισμοί στην άνοδο οξειδώνουν τις υποκείμενες οργανικές ουσίες που είναι παρούσες στα λύματα, απελευθερώνοντας πρωτόνια και ηλεκτρόνια, στο πλαίσιο της αναερόβιας αναπνοής τους. Τα πρωτόνια ρέουν μέσω της μεμβράνης προς το ηλεκτρόδιο καθόδου και τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος, δημιουργώντας μια ροή ηλεκτρικού ρεύματος.
Η διεπιστημονική ομάδα επιδιώκει να βελτιστοποιήσει μια μικροβιακή κυψέλη καυσίμου υψηλής απόδοσης που θα μπορεί να να αναπαραχθεί για τη δημιουργία συστοιχιών κυψελών καυσίμου. Η Ασημίνα Τρεμούλη τις αποκαλεί «έξυπνες συστοιχίες», λόγω ενός ιδιαίτερου χαρακτηριστικού τους που παρεμποδίζει την αντιστροφή της τάσης, η οποία συμβαίνει συχνά όταν διατάξεις μεταφοράς ηλεκτρονίων συνδέονται μεταξύ τους. Η έξυπνη συστοιχία θα επιτρέψει την κλιμάκωση της τεχνολογίας και την πιθανή εμπορευματοποίησή της σε ευρεία κλίμακα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χάρη στον συνδυασμό σημαντικής «τεχνογνωσίας» που προσφέρουν το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (καινοτόμος σχεδιασμός και υλικά), η Σχολή Θετικών Επιστημών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (υλικά) και το Πανεπιστήμιο της Δυτικής Αγγλίας (υλικά και στρατηγικές δημιουργίας συστοιχιών).
Τα ορυκτά καύσιμα είναι παρελθόν
α αποτελέσματα που επιτυγχάνονται με τις νέες μικροβιακές κυψέλες καυσίμου είναι πολύ ενθαρρυντικά και αυτή η τεχνολογία, για την οποία η τελευταία φάση δοκιμών αναμένεται να ολοκληρωθεί μέσα στην επόμενη πενταετία, θα μπορεί να ενσωματωθεί σε υπάρχουσες μονάδες επεξεργασίας λυμάτων ή να λειτουργεί ως αυτόνομη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Θα μπορεί επίσης να χρησιμοποιείται ως αποκεντρωμένο σύστημα σε απομονωμένες περιοχές που δεν είναι συνδεδεμένες με αστικά δίκτυα αποχέτευσης ή σε μικρές κοινότητες με λιγότερους από 2 000 κατοίκους, στις οποίες οι υποδομές ηλεκτρικής ενέργειας είναι συχνά ανεπαρκείς.
Οι αποκεντρωμένες λύσεις θα περιορίσουν τη χρήση ορυκτών καυσίμων και επιπλέον θα τονώσουν τις τοπικές οικονομίες και θα δημιουργήσουν θέσεις απασχόλησης.
