Egy új eszköz, ami pusztán napfényből és szennyvízből állít elő hidrogén gázt, fenntartható energiaforrást és hatékonyabb szennyvízkezelést ígér.

A nap-mikroba eszközt a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem (UCSC) kutatócsoportja fejlesztette ki, eredményeikről az Amerikai Kémiai Társaság szaklapjában, az ACS Nano-ban számoltak be. A hibrid eszköz egy mikrobai üzemanyagcellát (MÜC) és egy napelemet, egy fotoelektrokémiai cellát (FEC) foglal magába. A MÜC-ben baktériumok bontják le a szennyvízben található szerves anyagokat, a folyamat során elektromosságot termelve. A biológiailag előállított elektromosság a FEC-be kerül, hogy segítse a víz napenergiával történő elektrolízisét, ami hidrogént és oxigént eredményez.

A FEC és a MÜC önmagában is képes hidrogéngázt termelni, azonban ehhez mindkettőnek szüksége van egy kis elektromosságra, egy elektromos energiát biztosító elem becsatolása azonban jelentősen növeli ezeknek az energiaátalakító eszközöknek a költségeit és bonyolultságát, különösen nagy méreteken. Ezzel szemben az UCSC nap-mikroba eszköze önmagát látja el és tartja fenn, mivel a szerves anyagból, amit a MÜC gyűjt be, valamint a FEC által foglyul ejtett napfényből származó kombinált energia elegendő a víz elektrolíziséhez.

Valójában a MÜC-re egyfajta önfenntartó bioakkuként tekinthetünk, ami biztosítja a FEC számára a hidrogéngáz-termeléshez szükséges energiát. "Csak a szennyvíz és a napfény az energiaforrásunk" - mondta Yat Li, az egyetem kémia tanszékének docense, a kutatás vezetője. "Ennek az önfenntartó mikrobai eszköz hidrogéntermelésének sikeres demonstrálásával új megoldást biztosíthatunk, ami egyidejűleg célozza meg a szennyvízkezelést és a tiszta energia iránti egyre növekvő igényt"

A mikrobai üzemanyagcellák egy elég szokatlan baktériumon alapulnak, ami képes elektromosságot előállítani azáltal, hogy metabolikusan előállított elektronokat küld át sejtmembránjain egy külső elektródához. Li csoportja a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium kutatóival együttműködve dolgozott, akik a MÜC teljesítményének növelésében segédkeztek. A koncepció működését igazoló tesztek során egy mesterségesen előállított közegben kitenyésztett, részletesen tanulmányozott törzset alkalmaztak, majd az ezt követő kísérletek során kommunális szennyvízzel próbálták ki a FEC-MÜC kombinációt. A szennyvíz gazdag a szerves tápanyagokban, és igen változatos az ezekkel táplálkozó mikrobákban, köztük természetben előforduló elektromosságot termelő baktériumok is találhatók.

A kísérletek eredményei szerint a FEC-MÜC eszköz folyamatos hidrogéngáz-termelést biztosított, átlagosan napi 0,05 köbmétert, egyre tisztábbá téve a kiáramló szennyvizet, amiben a vízminőség teszteknél mérvadó szerves összetevő mennyiség 48 óra alatt 67 százalékkal csökkent. Természetesen ezzel arányosan a hidrogéntermelés is csökkent, ezért időről-időre "friss" szennyvízzel kellett feltölteni a ciklust.

A kutatók optimisták találmányuk kereskedelmi lehetőségeit illetően. Jelenleg a kis laboratóriumi szerkezetet egy 40 literes prototípussá szeretnék felnagyítani, amit folyamatosan el tudnának látni szennyvízzel. Amennyiben a prototípus eredményei ígéretesnek bizonyulnak, az eszközt egy szennyvízkezelő telepen tesztelnék tovább.