一種新的微生物燃料電池在廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生能量，并且還大大減少了產(chǎn)生的污泥量。總部位于以色列的公司Emefcy被命名為微生物燃料電池（MFC）首字母縮略詞，起初與大多數(shù)廢水處理相同的原理-水被充氣，因此液體中的細(xì)菌在封閉的容器系列中分解有機(jī)物質(zhì)被稱為生物反應(yīng)器。

“我們沒(méi)有發(fā)明任何科學(xué)上新的東西，”這家有四年歷史的公司營(yíng)銷和業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁ElyCohen說(shuō)。

新穎的因素：Emefcy不使用電力將空氣推入水中，而是使用可滲透的過(guò)濾器，允許空氣進(jìn)入，但不會(huì)讓液體流出，就像尿布的工作原理一樣。聚乙烯塑料膜與建筑中使用的材料類似，圍繞著廢水流入的燃料電池室。

在燃料電池內(nèi)部，Emefcy哄騙厭氧細(xì)菌，主要是Shewanellaoneidensis和Geobactersulfurreducens，在無(wú)氧環(huán)境中釋放電子。電子流到陽(yáng)極然后進(jìn)入電路到陰極外部的單獨(dú)腔室中的陰極。電子允許碳陰極與氧反應(yīng)形成二氧化碳。

Emefcy燃料電池的實(shí)用方面涉及材料工程：陽(yáng)極和陰極均由充當(dāng)導(dǎo)體的碳布制成。貴金屬長(zhǎng)期以來(lái)被用作電池和其他類型燃料電池中的導(dǎo)電材料，但是在微生物燃料電池中以商業(yè)規(guī)模使用太昂貴。

根據(jù)Cohen和模塊的說(shuō)法，對(duì)于典型的紙張回收工廠，一個(gè)大約一立方米的Emefcy燃料電池模塊每天可以處理大約3立方米的廢水，具體取決于有機(jī)物質(zhì)的含量。可以擴(kuò)展以滿足更大或更小的植物的需求。

科恩說(shuō)，由于環(huán)境因其生存而優(yōu)化，細(xì)菌可以大量生產(chǎn)電力并延長(zhǎng)壽命，因此污泥可以減少80％。每公斤細(xì)菌消耗的有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生大約4瓦的電力。產(chǎn)生的電量不會(huì)完全為整個(gè)城鎮(zhèn)，甚至整個(gè)加工設(shè)施供電，但它可以抵消用于清潔水的能量。

“我們不消耗的能源比我們可能生產(chǎn)的電力更重要，”賓夕法尼亞州立大學(xué)的環(huán)境工程師布魯斯洛根說(shuō)，他是Emefcy的顧問(wèn)。

市政和工業(yè)廢水處理廠占美國(guó)每年使用的電力的2％左右，但治理方法幾十年來(lái)基本保持不變。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，大部分電力通過(guò)水泵送空氣，使水中的細(xì)菌生長(zhǎng)并消耗最大顆粒被去除后殘留的有機(jī)物質(zhì)。另外一大塊能源用于運(yùn)輸剩余的污泥，這幾乎總是在垃圾填埋場(chǎng)。

Emefcy的技術(shù)有其局限性。燃料電池非常適用于有機(jī)物質(zhì)含量高的廢水，主要是來(lái)自農(nóng)業(yè)和食品加工的廢水，而非市政當(dāng)局。洛根估計(jì)，食品和飲料廢水的數(shù)量與生活污水相當(dāng)，而動(dòng)物和農(nóng)場(chǎng)廢水則超過(guò)其他兩個(gè)市場(chǎng)的總和。科恩說(shuō)，特別是食品添加劑行業(yè)可能會(huì)成為一個(gè)非常有吸引力的技術(shù)市場(chǎng)。

根據(jù)全球水情報(bào)（GWI）的一份報(bào)告，污泥減少和法規(guī)遵從也是食品和飲料行業(yè)的重要推動(dòng)因素，這促使更多公司在現(xiàn)場(chǎng)處理廢水，而不是直接將廢水直接送到市政處理設(shè)施。位于英格蘭的水行業(yè)市場(chǎng)研究公司。隨著監(jiān)管的不斷增加，Emefcy的技術(shù)也可以吸引這個(gè)市場(chǎng)。

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Emefcy正在以色列建立一個(gè)示范工廠，從明年開(kāi)始將擴(kuò)展到16個(gè)模塊，并且在實(shí)驗(yàn)室中，該公司已經(jīng)在測(cè)試全球工廠的廢水。Emefcy希望2013年可擴(kuò)展系統(tǒng)在商業(yè)上可用，每個(gè)模塊的價(jià)格為4,000到5,000美元。

雖然Emefcy因其進(jìn)步而備受關(guān)注，但整個(gè)微生物燃料電池行業(yè)仍在試圖證明這是否真的有效，威斯康星大學(xué)密爾沃基分校環(huán)境生物技術(shù)和生物能源的微生物燃料電池研究員ZhenHe說(shuō)。實(shí)驗(yàn)室。他指出，在微生物燃料電池上發(fā)表的近4000篇論文中，只有不到2％的人報(bào)告了大于1升的水的處理量。“我不認(rèn)為一個(gè)團(tuán)體可以處理所有事情。”他說(shuō)。“我們需要整個(gè)領(lǐng)域來(lái)擴(kuò)大規(guī)模。”但Emefcy并不孤單。還有其他一些團(tuán)體，包括J.CraigVenter研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，他們正在擴(kuò)大用于污水處理的微生物燃料電池的試點(diǎn)。

雖然Emefcy試圖減少污泥，但其他研究人員正在尋找將污泥轉(zhuǎn)化為生物燃料的方法，例如費(fèi)城的BlackGoldBiofuels。另一家初創(chuàng)公司，位于溫哥華的Ostara營(yíng)養(yǎng)回收技術(shù)公司，正在采集通常最終會(huì)產(chǎn)生污泥并將其轉(zhuǎn)化為高等級(jí)肥料的礦物質(zhì)。根據(jù)GWI的報(bào)告，厭氧消化也是工業(yè)廢水行業(yè)的一個(gè)增長(zhǎng)趨勢(shì)。其他公司，如位于康涅狄格州丹伯里的FuelCellEnergy，正在從厭氧消化器中捕獲氣體，用于熱電聯(lián)產(chǎn)電廠。

根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署的數(shù)據(jù)，大約104個(gè)城市污水處理廠使用厭氧消化氣體捕獲技術(shù)，用于熱電聯(lián)產(chǎn)和循環(huán)聯(lián)合裝置。市政當(dāng)局也利用太陽(yáng)能價(jià)格的下降來(lái)抵消污水處理廠的能源需求。

其他公司正在尋求利用廢水設(shè)施的流量來(lái)捕獲至少一些水電作為電力。氫是廢水的另一種有吸引力的副產(chǎn)品，洛根在賓州州立大學(xué)的一些研究涉及研究如何捕獲氫來(lái)運(yùn)行燃料電池。

Logan說(shuō)：“我認(rèn)為，制造電力或建立氫氣生產(chǎn)設(shè)施的好處仍然存在一些不確定性。”“現(xiàn)在，這是一個(gè)折騰。”

根據(jù)廢水的位置和類型，許多不同的解決方案可能會(huì)有市場(chǎng)機(jī)會(huì)。“我們正在改變廢水的經(jīng)濟(jì)性，”科恩說(shuō)。“這是一個(gè)巨大的能量來(lái)源。”