Цивилизация
Если у вас разрядился мобильник, а рядом нет розетки и зарядного устройства, то последний источник энергии, на который вы можете надеяться, — собственная моча. С ее помощью можно заряжать маломощные электрические гаджеты и в первую очередь мобильные телефоны, установили британские ученые.
Первую в мире работающую установку по переработке мочи в электроэнергию продемонстрировал доктор Иоаннис Иеропулос из Бристольской робототехнической лаборатории, специалист по получению электричества из нетрадиционных источников. «Одним из источников, который никогда не иссякает, является наша собственная моча. Пропуская ее через каскад микробных топливных элементов, мы научились заряжать сотовый телефон Samsung. Прелесть этого источника в том, что мы не полагаемся на непредсказуемую природу ветра или солнца и перерабатываем отходы в энергию», — рассказал Иеропулос о своем открытии.
Микробные топливные элементы (Microbial Fuel Cells — MFC) — преобразователи энергии, позволяющие утилизировать органику и напрямую получать из нее электроэнергию.
Делать это помогают микроорганизмы, аналогичные тем, что живут в земле или в пищеварительном тракте человека.
Находясь в анодной камере без доступа кислорода, эти микробы отрывают электроны от субстрата питания и передают их на анод. Таким образом, создание электродвижущей силы является побочным продуктом естественного жизненного цикла этих микробов. Несмотря на то что разработки микробных топливных элементов ведутся уже 30 лет и в этой области защищено множество патентов, до промышленного применения, например в городских очистных сооружениях, дело пока не дошло.
Причина — трудности при создании крупных установок.
Иеропулос изобрел батарею из 12 MFC, созданных на основе пористой керамики и объединенных в три блока по четыре параллельно соединенных элемента. Система была подключена к маломощному насосу, прогоняющему через топливные элементы мочу со скоростью 250 микролитров в минуту. В статье, опубликованной в журнале Journal of Physical Chemistry Chemical Physics (импакт-фактор более 3,5; у отечественных журналов этот показатель не превышает 1, у Nature — 38) уточняется, что сырье «было собрано от здоровых людей и смешано вместе перед заправкой в MFC».
Опыты показали, что в отсутствие электрической нагрузки мочевая батарея создает напряжение 3,25 вольта, мощность составила 2,5 милливатта. Чтобы аккумулировать столь малый заряд, мочу необходимо прогонять через систему три раза, после чего в конденсаторах накапливается достаточно заряда, чтобы питать мобильный телефон. «Батарея из микробных топливных элементов дает достаточно тока, чтобы отправлять СМС, бродить по интернету и делать короткие звонки. Больше всего энергии требуют звонки, поэтому мы работаем над тем, как заряжать телефоны в течение долгого времени», — пояснил Иеропулос.
В его экспериментах заряженный мочой телефон отключился после четырех минут разговора.
По мнению авторов изобретения, их технология не требует дорогостоящих материалов и имеет все шансы на последующую коммерциализацию. Существующие на рынке керамические цилиндры, служащие основой для топливных элементов, стоят около 50 центов, а служат десятилетия; стоимость же самих элементов составляет порядка $1,7.
Ученые уверены, что изобретение, финансирование которого велось частично Фондом Билла и Мелинды Гейтс, найдет применение при производстве компактных туалетов и в странах третьего мира — там, где люди проживают вдали от электросетей. «Это первая в мире демонстрация того, что батареи мобильников можно заряжать от топливных элементов, работающих на моче. По сравнению с другим органическим сырьем моча оказалась превосходным материалом для прямого производства электричества. Это открывает массу возможностей для утилизации отходов в удаленных районах», — считает автор изобретения.