废水处理池变为燃料电池

以色列有一家公司名为伊麦夫西（Emefcy），开发了一种工艺，有望降低废水处理的能源消耗。本周，能源科技风险投资公司（Energy Technology Ventures）这家属于通用电气、NRG能源公司（NRG Energy）和康菲投资公司（ConocoPhillips）的合资企业，投资伊麦夫西公司，标志着这家风投公司有史以来第一次投资非美国公司。 传统的污水处理消耗2%的全球功率容量，大约是8万兆瓦，成本为每年400亿美元。使用传统的微生物燃料电池（microbial fuel-cell）技术和自己的专有工程，伊麦夫西公司利用废水能源，生产足够电力，驱动整个处理过程。特别是在处理富含碳的工业废水时，该公司表示，这一工艺会产生多余的电力，可以回输到电网，作为一种利润。 在微生物燃料电池中，会自然产生微生物氧化废水（microorganisms oxidize wastewater）。阳极和阴极放置在水中，要有一个关键距离隔开，从而形成一个电气电路，电子的获取就来自这种氧化。 伊利•科恩（Ely Cohen）是伊麦夫西公司营销副总裁，他说，公司的这项工艺减少污水处理总成本30％到40％，因为不需要购买能源，同时，减少污泥量高达80％，这些污泥，卡车随后必须运走。传统的废水处理需要迫使空气通过水中，给它充气。对于微生物细胞的活性而言，这也是重要的。伊麦夫西公司可以使更多的废水暴露在空气中，但不需要能源密集型的工艺，就是抽水通过空气。相反，废水流过一个“生物反应器”（ biogenic reactor），这一反应器的构成管道直径1.7米，高四米。在管道内部，水和空气错开流动，相互之间用膜分离。 “ 这种反应器分为两个区域，”伊麦夫西公司首席执行官伊坦•李维（Eytan Levy）说。“一个区域有大量废水，但没有空气，另一个区域有空气，但无废水。这两个区域的分隔采用膜式壁，两个区域都连接到导电表面，在这个表面上有细菌生长。”电子产生于细菌，流向空气中的氧，所经过的纳米线是由自然产生的毛发状突起构成，这种突起见于微生物表面。“在这种反应器环境中，细菌发育，能够转换这些菌毛（pili），使它们可以导电，它的行为就像一个金属丝，”李维说。所用电极是由涂层塑料制成，这使得它们更便宜，也更易于维护。每个竖管每天可以处理10立方米污水，并具有15年的规划使用寿命。这些竖管可以添加到模块化的基础上，这就不需要大量投资前期基础设施。伊麦夫西公司希望这个月开始工业生产，首次销售定在2012年初。 伊塔马尔•维尔纳（Itamar Willner）是希伯来大学（Hebrew University）化学研究所（Institute of Chemistry）教授，最近写了一篇评论，谈论燃料电池技术，发表在杂志《燃料电池》（Fuel Cells）上，他说，使用微生物燃料电池净化废水，仍然是“一个挑战”。“在演示系统和升级至数千吨污水之间，存在巨大差异，在人为污染水进行实验室测试和真实世界之间，也有差异，在那里你有不同的废物和不同的材料，”维尔纳说。 利塔尔•阿尔夫塔（Lital Alfonta）是本•古里安大学（Ben-Gurion University）生物工程系助理教授，他开发了基因工程微生物燃料电池，他说，人们越来越兴奋的，是一些国际会议讨论伊麦夫西公司取得的进展。“他们用非常便宜的材料，仍然能够带来尽可能高的输出功率，”阿尔夫塔说。“他们还极大地改进了工艺，通过堆叠电极，带来更高的表面积。”但是，阿尔夫塔说，微生物所产生的80％的能量都在过程中失去了，因为电子从未到达电极。她正在研究，微生物是否可以进行基因设计，以改善电子传递效率，在微生物和燃料电池电极之间传递。 目前，伊麦夫西公司将会满意，如果它的竖管被证明是碳中性的，就会有少量盈余来自工业废水处理。 “如果你是一个组织，正在寻找可再生能源，不要来找我们，”科恩说。“去找风能，去找太阳能，如果你有污水问题，就来找我们，我们将找到一种方法，非常符合成本效益，在一定程度上，甚至可以是一个积极的能源解决方案。”