Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Inżynierowie z Pennsylvania State University połączyli dwie technologie pozyskiwania energii - biochemiczne ogniwa paliwowe wykorzystujące mikroorganizmy oraz odwróconą elektrodializę - dzięki czemu udało się oczyścić ścieki dzięki energii pozyskanej z nich samych. Co więcej, powstała też nadmiarowa energia, którą można odprowadzić do sieci.

Profesor Bruce E. Logan, który nadzorował badania, mówi, że ich celem jest doprowadzenie do sytuacji, w której systemy dostarczania wody i odprowadzania ścieków będą energetycznie samowystarczalne. Zdaniem Logana miejskie ścieki mają kolosalny potencjał energetyczny. Można z nich pozyskać nawet 9-krotnie więcej energii niż potrzeba do ich oczyszczenia. Nie trzeba dużo myśleć, by dojść do wniosku, że cały proces można uczynić przynajmniej neutralnym pod względem zużycia energii - stwierdził uczony.

Połączenie ogniwa biochemicznego i odwróconej elektrodializy pozwoliło na przezwyciężenie słabości obu tych technologii.

Ogniwo biochemiczne składa się z dwóch komór przedzielonych półprzepuszczalną membraną, którą protony mogą przenikać tylko w jedną stronę. Wystarczy wsadzić elektrody do komór, by uzyskać baterię. Do jednej z elektrod należy przyczepić mikroorganizmy rozkładające molekuły organiczne. Z ich rozkładu powstają prostsze molekuły oraz protony i elektrony. Protony przechodzą przez membranę, tworząc potencjał pomiędzy obiema komorami, a elektrony przepływają poprzez elektrodę do sąsiedniej komory, gdzie łączą się z protonami i tlenem, tworząc wodę.

Odwrócona elektrodializa również korzysta z przepływu jonów, jednak działa dzięki różnej ich koncentracji. Do pracy wymaga dwóch membran - jednej pozwalającej na przepływ jonów ujemnych, drugiej umożliwiającej przepływ jonów dodatnich. Całość trzeba zatem podzielić na trzy komory. Jeśli np. do środkowej wlejemy wodę morską, a do bocznych słodką, to jony przenikną przez odpowiednie membrany, w wyniku czego jedna z bocznych komór będzie naładowana dodatnio, druga - ujemnie.

Obie te metody nie są pozbawione wad. Biochemiczne ogniwo paliwowe pozwala na uzyskanie niewielkiej mocy, a odwrócona elektrodializ działa, gdy połączymy co najmniej 20 par membran, co jest kosztownym przedsięwzięciem.

Dzięki połączeniu obu technologii liczbę par membran w systemie odwróconej elektrodializy zmniejszono do 5, jednocześnie zwiększając 7-krotnie moc uzyskiwaną z ogniwa biochemicznego.

Kluczowym elementem całości jest użycie w miejsce wody morskiej wodorosoli amonowej kwasu węglowego (NH4HCO3). Sól tę można odzyskiwać z roztworu po podgrzaniu go do nieco ponad 40 stopni Celsjusza, co oznacza, że można poddawać ją recyklingowi wykorzystując ciepło odpadowe całego procesu.

Największym problemem stojącym przed zespołem Logana jest przeskalowanie urządzenia tak, by można było przeprowadzić testy w istniejących systemach wodociągowych.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nowoczesne technologie i ochrona środowiska naturalnego :) to lubię bardzo.

To najlepsze co możemy zrobić.. a lot na marsa można odłożyć na wiele lat..

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dobrze by było, gdyby równolegle wdrażać najnowsze sprawdzone technologie (odkrycia) w każdej dziedzienie życia. Niestety ludzie to taki gatunek który zawsze, szuka sposobu, jak by najwydajniej usunąć oponentów czyli innych ludzi ( obozy koncentracyjne, zbrojenia- chemiczne,biologiczne, jądrowe i wiele innych...)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nowoczesne technologie i ochrona środowiska naturalnego :) to lubię bardzo.

To najlepsze co możemy zrobić.. a lot na marsa można odłożyć na wiele lat..

 

Lot na marsa może i poczekać ale trzeba również pamiętać że wiele innowacyjnych technologi pochodzi właśnie z programów kosmicznych ; )

Share this post


Link to post
Share on other sites

Próby eksploracji Marsa, to jak dotychczas,.. sporo cennych dla nauki zdjęć, kilka próbek składu..

Ale po co się tam pchać?!.. cytat z Wiki - "Udane okazało się jednak lądowanie próbnika Mars 3, lecz działał on na powierzchni jedynie przez 20 sekund. Najprawdopodobniej z powodu szalejących w tym czasie burz piaskowych, ogarniających całą planetę"

Nie jest to nawet zdobywanie doświadczeń, bo najczęściej trudno ustalić przyczyny niepowodzeń misji na Marsa. - http://pl.wikipedia....i/Badania_Marsa

Myślę że dobrze dla naszej cudownej planety, byłoby przeznaczyć chociaż część "marsjańskiego" potencjału naukowego i finansowego, na rozwój technologii takich jak omawiana w tym artykule.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dlaczego nie zamontować tego na Wiśle? Oczyszczenie wody i dostawa prądu. Od zawsze o tym marzyłem ;)

P.S. Uważam, że eksploracja pobliskich planet takich jak Mars jest bardzo istotna dla przyszłości kolejnych pokoleń. Jeśli chcemy zajść daleko jako cywilizacja to powinniśmy szukać źródeł energii także poza ziemią, a nawet poza naszym układem planetarnym. Oczywiście czas w jakim to się stanie jest inną sprawą.

:)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Użytkownicy smartfonów, którym zależy na dłuższej pracy na pojedynczym ładowaniu baterii powinni zastanowić się nad częstszym używaniem... płatnych wersji oprogramowania. Abhinav Pathak i Charlie Hu z Purdue University oraz Ming Zhang z Microsoft Research odkryli, że bezpłatne aplikacje zużywają niezwykle dużo energii.
      Badacze stworzyli program Eprof, który bardzo szczegółowo opisuje zużycie energii przez urządzenie podczas używania różnych aplikacji. Następnie sprawdzili za jego pomocą smartfony z systemami Android i Windows Phone. Okazało się, że bezpłatne oprogramowanie, takie jak np. Angry Birds, Free Chess, Facebook i NYTimes na potrzeby swoich zasadniczych funkcji wykorzystuje jedynie 10-30 procent zużywanej energii. Na przykład Angry Birds używają tylko 20% wykorzystywanej energii na obsługę gry, a 45% jest zużywane na określenie lokalizacji użytkownika przez GPS oraz ładowanie odpowiednich reklam przez 3G. Łącze 3G pozostaje otwarte przez około 10 sekund po zakończeniu transmisji, co zużywa kolejne 28% energii.
      Eprof wykazał też, że takie marnotrawstwo energii jest związane z błędami niechlujnie napisanym kodem do zarabiania na bezpłatnych programach.
      Badacze udowodnili, że wilk może być syty i owca cała - poprawili kod w czterech programach, zmniejszając konsumpcję energii od 20 do 65 procent.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opadające krople deszczu trą o powietrze, przez co energia kinetyczna zarówno kropli jak i powietrza zamieniana jest w energię cieplną i zostaje rozproszona. Grupa matematyków policzyła ilość rozpraszanej w ten sposób energii i ze zdumieniem odkryła, że opady deszczu mogą być bardzo istotnym składnikiem ogólnego bilansu energetycznego atmosfery.
      Matematycy Olivier Pauluis z New York University oraz Juliana Dias z Narodowej Administracji Oceanów i Atmosfery (NOAA) wykorzystali dane uzyskane przez program Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM). Z ich obliczeń wynika, że pomiędzy 30. stopniem szerokości północnej a 30. stopniem szerokości południowej, rozproszenie energii wskutek tarcia kropli deszczu o powietrze średnio 1,8 wata na metr kwadratowy. Spadające krople wody i kryształki lodu stanowią minimalną część masy atmosfery, jednak, jak się okazuje, prowadzą do rozproszenia olbrzymich ilości energii.
      Specjaliści przewidują, że w miarę jak klimat będzie się ocieplał, opady staną się bardziej intensywne. Co więcej krople będą miały dłuższą drogę do przebycia, gdyż para wodna będzie kondensowała na większych wysokościach. Pauluis uważa, że na każdy stopień wzrostu temperatury ilość rozpraszanej energii wzrośnie o kilka procent. Wyliczenia te są zgodne z wcześniejszymi modelami klimatycznymi. Spodziewamy się, że wraz ze wzrostem temperatury wielkoskalowe cyrkulacje powietrza w tropikach, takie jak komórka Hadleya czy komórka Walkera osłabną - mówią uczeni. Można zatem spodziewać się osłabnięcia pasatów, które są częścią obu komórek.
      Nie osłabną za to huragany. Są one bowiem zależne nie od energii zgromadzonej w atmosferze a od temperatury powierzchni oceanów. Eksperci zapowiadają wzrost siły tych wiatrów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Sposób na lekooporne bakterie szpitalne? Otwieranie okien. Jack Gilbert z Argonne National Laboratory uważa, że wpuszczenie do środka innych mikroorganizmów może zachwiać pozycją superbakterii, które w sterylnym na co dzień otoczeniu nie mają po prostu konkurencji.
      Amerykanin wyjaśnia, że gdyby porozmawiać z jakimkolwiek lekarzem z oddziałów czy klinik leczących zakażenia ran, dowiedzielibyśmy, że mimo ciągłego odkażania narzędzi i rąk, patogeny dostają się do organizmu operowanych. To sytuacja, kiedy nie mają one żadnej konkurencji ze strony innych bakterii skórnych lub środowiskowych, bo te zostały przecież wyeliminowane.
      Nadmierne wykorzystanie antybiotyków i środków sterylizujących zagraża populacji korzystnych dla zdrowia bakterii szpitalnych. Otwierając okna, [...] albo rozrzedzimy patogeny, albo nie pozwolimy im się zadomowić i rozrosnąć ze względu na zbyt dużą konkurencję o składniki odżywcze i energię.
      Rozwiązanie rodem z klasycznego podręcznika "Uwagi o pielęgniarstwie" autorstwa Florence Nightingale wydają się jeszcze bardziej zasadne w świetle wyników badań, które upubliczniono pod koniec zeszłego roku. Jessica Green z Oregon University wykazała bowiem, że powietrze w klimatyzowanych salach szpitalnych zawiera, w porównaniu do sal wietrzonych, mniej zróżnicowane populacje mikroorganizmów. W oparciu o mikrobiom stwierdzono, że relatywna częstość występowania bakterii blisko spokrewnionych z ludzkimi patogenami była wyższa w pomieszczeniach niż na zewnątrz i wyższa w pomieszczeniach ze słabszym przepływem powietrza i niższą wilgotnością względną.
      Budynki są w końcu złożonymi ekosystemami i nie wolno zapominać, że bilony mikroorganizmów wchodzą tu w interakcje ze sobą, ludźmi i otoczeniem. My możemy zaburzać równowagę, ale i starać się ją przywracać...
    • By KopalniaWiedzy.pl
      CERN poinformował, że w bieżącym roku energia strumieni cząstek w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) zostanie zwiększona do 4 teraelektronowoltów (TeV). Będzie zatem o 0,5 TeV większa niż w latach 2010-2011. Ma to pomóc w zebraniu jak największej ilości danych przed wyłączeniem akceleratora na dłuższy czas.
      Cele, które naukowcy chcą osiągnąć w bieżącym roku to uzyskanie 15 odwrotnych femtobarnów w eksperymentach ATLAS i CMS. Odwrotny femtobarn oznacza liczbę interakcji cząsteczek na 1 femtobarn. Naukowcy mają zatem zamiar aż trzykrotnie zwiększyć ilość pozyskanych danych. Jeden odwrotny femtobarn to w praktyce około 70 bilionów zderzeń.
      Gdy rozpoczynaliśmy w 2010 roku prace z LHC zdecydowaliśmy się na pracę z wiązkami o najniższej bezpiecznej energii. Dwa lata pracy z wiązkami i wiele pomiarów wykonanych w 2011 roku upewniło nas, że możemy bezpiecznie podnieść poprzeczkę i rozpocząć bardziej ambitne eksperymenty, zanim na długi czas zamkniemy LHC - mówi Steve Myers dyrektor CERN ds. akceleratorów i technologii.
      Pod koniec bieżącego roku LHC zostanie zamknięty na około 20 miesięcy. Podczas tej przerwy Wielki Zderzacz Hadronów będzie przystosowywany do pracy z maksymalną przewidzianą mocą - 7 TeV na wiązkę. Urządzenie zostanie ponownie uruchomione pod koniec 2014 roku, a pełną moc osiągnie w roku 2015.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Operatorzy misji Voyager 1 wyłączyli urządzenie grzewcze, obniżając temperaturę spektrometru ultrafioletowego aż o 23 stopnie Celsjusza. Działanie takie ma na celu zmniejszenie poboru energii przez sondę, dzięki czemu będzie ona pracowała do roku 2025.
      Nie wiadomo, czy spektrometr ultrafioletowy poradzi sobie w niskich temperaturach. Obecnie pracuje przy -79 stopniach Celsjusza i ciągle zbiera oraz przesyła dane. Urządzenie zostało zaprojektowane do pracy przy -35 stopniach Celsjusza. Jednak w ciągu ostatnich 17 lat stopniowo wyłączano różne grzałki, obniżając temperaturę spektrometru. Od 2005 roku urządzenie pracowało przy w temperaturze -56 stopni Celsjusza. To zachęciło operatorów do podjęcia kolejnej próby zaoszczędzenia energii.
      Niewykluczone, że w rzeczywistości temperatura spektrometru jest już niższa niż -79 stopni Celsjusza. Tego się jednak nie dowiemy, gdyż skala czujnika temperatury kończy się właśnie w tym punkcie.
      Wyłączona właśnie grzałka jest wbudowana w pobliski spektrometr podczerwieni, który nie pracuje od 1998 roku.
×
×
  • Create New...