研究發(fā)現(xiàn)，較高濃度的尿液在為微生物燃料電池提供動(dòng)力方面效果最佳，這種裝置可以在去除污染物的同時(shí)產(chǎn)生電力。

麥吉爾大學(xué)的研究人員提高了一種將人類尿液轉(zhuǎn)化為清潔能源方法的效率。該方法采用微生物燃料電池（MFCs），利用細(xì)菌將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為電能，在處理廢水的同時(shí)從豐富來源中產(chǎn)生能源，具有可持續(xù)和低成本的優(yōu)勢(shì)。麥吉爾大學(xué)的研究揭示了在這一過程中哪種尿液濃度最為理想。

研究合著者、生物資源工程教授Vijaya Raghavan解釋說“雖然微生物燃料電池已被證明能夠凈化廢水并產(chǎn)生電力，但不同尿液濃度對(duì)其電化學(xué)功能、污染物去除效率以及微生物群落行為的具體影響仍未得到充分理解。本研究通過系統(tǒng)分析不同尿液比例如何影響微生物燃料電池的電化學(xué)和生物性能，填補(bǔ)了這一空白?！?/p>

Raghavan表示，該方法可用于農(nóng)村衛(wèi)生設(shè)施、災(zāi)后救援營地以及離網(wǎng)社區(qū)等場(chǎng)景中產(chǎn)生清潔能源。此外，由于其電信號(hào)會(huì)隨著有機(jī)污染水平的變化而改變，微生物燃料電池還可作為低成本生物傳感器，在無需復(fù)雜設(shè)備的情況下監(jiān)測(cè)廢水水質(zhì)。

研究人員構(gòu)建了四個(gè)雙室微生物燃料電池，并分別以合成廢水與人類尿液按20%、50%和75%的比例混合后進(jìn)行供給。隨后在兩周時(shí)間內(nèi)對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試，監(jiān)測(cè)其能量輸出、污染物去除情況和水處理性能，并進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較高的尿液濃度（50%至75%）可提高發(fā)電能力，同時(shí)尿液為微生物生長提供了必需的營養(yǎng)物質(zhì)。

“尿液含有支持微生物快速活性的關(guān)鍵離子和有機(jī)化合物，從而提升了發(fā)電能力和污染物分解效率，”Raghavan解釋道。

盡管所有微生物燃料電池系統(tǒng)中都含有多種細(xì)菌，研究人員發(fā)現(xiàn)Sediminibacterium和Comamonas是占主導(dǎo)地位的菌群。當(dāng)尿液比例為50%時(shí)，Sediminibacterium更為常見；而在更高濃度（75%）下，Comamonas成為優(yōu)勢(shì)菌群。

研究人員指出，由于這些微生物有助于分解有機(jī)污染物并在燃料電池中傳遞電子，占主導(dǎo)菌種的變化可能解釋了不同系統(tǒng)發(fā)電量的差異。這也表明，加入尿液的比例會(huì)顯著影響哪些微生物占優(yōu)勢(shì)以及系統(tǒng)運(yùn)行效率。

Raghavan表示：“這些研究結(jié)果是邁向更加循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要一步。將尿液作為資源加以利用，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)衛(wèi)生系統(tǒng)和養(yǎng)分回收，減輕淡水系統(tǒng)的壓力?！?/p>

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211715625008719?via%3Dihub

（素材來自：麥吉爾大學(xué) 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）