Lần đầu tiên các chuyên gia Anh đã thành công trong việc sử dụng nước tiểu để tạo ra điện, mở ra hướng phát triển mới cho ngành năng lượng thế giới trong tương lai. Kết quả cuộc nghiên cứu do tiến sĩ Ioannis Ieropoulos thuộc Đại học Tây Anh ở Bristol chủ trì vừa được công bố trên chuyên san Physical...
Lần đầu tiên các chuyên gia Anh đã thành công trong việc sử dụng nước tiểu để tạo ra điện, mở ra hướng phát triển mới cho ngành năng lượng thế giới trong tương lai.
Kết quả cuộc nghiên cứu do tiến sĩ Ioannis Ieropoulos thuộc Đại học Tây Anh ở Bristol chủ trì vừa được công bố trên chuyên san Physical Chemistry Chemical Physics. Tế bào nhiên liệu sinh học (MFC) bao gồm một cực dương và một cực âm, cách nhau bằng một màng chọn lọc iron. Các vi sinh vật sống ở phía cực dương, nơi chúng ô xy hóa các nguồn nhiên liệu để sản sinh electron và proton thông qua quá trình hô hấp kỵ khí. Những sản phẩm phụ hạ nguyên tử chuyển thành cực âm, kết hợp với ôxy để tạo ra điện.
Nhà khoa học Ioannis Ieropoulos và công trình nghiên cứu của mình
Nguồn nhiên liệu là những thứ có thể phân hủy sinh học và là chất hữu cơ như nước thải, đường, glucose, tinh bột, cellulose. Tiến sĩ Ieropoulos đã chọn nước tiểu để thử nghiệm, đó là một nguồn nhiên liệu hữu dụng do chứa nhiều hợp chất hữu cơ như carbohydrate, nitrogen, kali, phosphorous.
Ieropoulos và cộng sự phát hiện MFC từ nước tiểu cho ra những lượng điện nhỏ. Bên cạnh đó, quy trình bên trong các MFC đã làm sạch nước tiểu nên nó có thể được thải ra môi trường an toàn. “Chúng tôi rất phấn khích với tiềm năng của công trình khoa học này. Tác động của nó thật lớn lao, cho phép chúng ta nghĩ đến chất thải theo cách mới”, Ieropoulos nhấn mạnh.
Khỏi phải nói, nước tiểu là nguồn “tài nguyên” hết sức dồi dào. Mỗi người xuất ra khoảng 2,5 lít nước tiểu mỗi ngày, tức khoảng 6.400 tỉ lít trên toàn cầu mỗi năm. Đó là chưa kể gia súc ở các trang trại, vốn sản xuất lượng nước tiểu gấp 2-3 lần so với con người.
Loại nước thải không mấy “thân thiện” với mũi người này gần đây đã được sử dụng cho nhiều cuộc nghiên cứu phục vụ dân sinh ở Singapore, Nhật Bản, Mỹ... Nó được chứng minh có thể sử dụng để sạc pin điện thoại, chạy xe máy, sản xuất nước hoa và đặc biệt là làm nhiên liệu cho tên lửa đẩy.
Lần đầu tiên, các chuyên gia Anh chứng minh nước tiểu có thể được sử dụng để tạo ra điện, mở ra một hướng tiếp cận đáng chú ý cho lĩnh vực năng lượng trong tương lai. Nghiên cứu do tiến sĩ Ioannis Ieropoulos thuộc Đại học Tây Anh ở Bristol chủ trì, sau đó được công bố trên chuyên san Physical Chemistry Chemical Physics. Phát hiện này khiến một loại chất thải thường bị xem là phiền toái trở thành nguồn nhiên liệu có giá trị, dù lượng điện tạo ra ban đầu vẫn còn nhỏ.
Công nghệ được sử dụng mang tên tế bào nhiên liệu sinh học, thường viết tắt là MFC, gồm một cực dương và một cực âm đặt cách nhau bằng màng chọn lọc ion. Tại cực dương, các vi sinh vật sống trong môi trường thích hợp sẽ phân giải, hay ôxy hóa, những nguồn nhiên liệu hữu cơ thông qua quá trình hô hấp kỵ khí. Quá trình đó tạo ra electron và proton, rồi các sản phẩm mang điện di chuyển về phía cực âm, kết hợp với ôxy để hình thành dòng điện.
MFC có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu phân hủy sinh học, miễn chúng chứa các chất hữu cơ phù hợp cho hoạt động của vi sinh vật. Danh sách này gồm nước thải, đường, glucose, tinh bột và cellulose, vốn đều có khả năng cung cấp vật chất cho những phản ứng sinh học bên trong tế bào. Tiến sĩ Ieropoulos chọn nước tiểu vì chất lỏng này chứa nhiều hợp chất hữu cơ cùng các thành phần như carbohydrate, nitrogen, kali và phosphorous.
Khi tiến hành thử nghiệm, Ieropoulos cùng các cộng sự phát hiện MFC sử dụng nước tiểu có thể tạo ra những lượng điện nhỏ nhưng đo được. Dòng điện ấy chưa đủ thay thế các nguồn năng lượng quy mô lớn, song kết quả cho thấy chất thải sinh hoạt vẫn có thể tham gia trực tiếp vào một quy trình sản xuất năng lượng. Giá trị của thí nghiệm nằm ở việc biến một thứ thường bị loại bỏ thành nguyên liệu, thay vì chỉ xem nó như gánh nặng cần xử lý.
Điểm đáng chú ý khác nằm ở chính quá trình vận hành của MFC, bởi hệ thống không chỉ tạo điện mà còn góp phần làm sạch nước tiểu. Sau khi được xử lý trong tế bào nhiên liệu sinh học, nước tiểu có thể được thải ra môi trường an toàn hơn so với trạng thái ban đầu. Cách tiếp cận kết hợp giữa xử lý chất thải và thu hồi năng lượng này có thể đem lại lợi ích thiết thực cho những nơi cần giải pháp đơn giản, tiết kiệm.
Tiến sĩ Ioannis Ieropoulos nhấn mạnh rằng nhóm nghiên cứu rất phấn khích trước tiềm năng của công trình, vì nó khuyến khích con người nhìn chất thải theo một cách hoàn toàn khác. Thay vì coi nước tiểu chỉ là sản phẩm cuối cùng phải loại bỏ, công nghệ MFC xem đó như nguồn vật liệu có thể phục vụ những mục tiêu mới. Quan điểm này tạo thêm động lực cho các nghiên cứu tìm kiếm năng lượng từ những nguồn sẵn có trong đời sống hằng ngày.
Nguồn cung nước tiểu trên thế giới đặc biệt dồi dào, khi mỗi người thải ra khoảng 2,5 lít mỗi ngày, tương đương khoảng 6.400 tỉ lít trên toàn cầu mỗi năm. Con số này còn chưa tính lượng nước tiểu do gia súc trong các trang trại tạo ra, vốn được cho là gấp 2 đến 3 lần lượng của con người. Một chất thải có mùi không thân thiện với khứu giác vì thế lại sở hữu quy mô nguồn nguyên liệu rất lớn.
Nước tiểu gần đây đã xuất hiện trong nhiều nghiên cứu phục vụ đời sống tại Singapore, Nhật Bản và Mỹ, với những ứng dụng gây bất ngờ. Các nghiên cứu cho thấy nó có thể được dùng để sạc pin điện thoại, vận hành xe máy, sản xuất nước hoa và đặc biệt làm nhiên liệu cho tên lửa đẩy. Điện năng từ nước tiểu chưa phải lời giải hoàn chỉnh cho nhu cầu năng lượng toàn cầu, nhưng phát hiện tại Anh chứng minh những nguồn tưởng như bỏ đi vẫn có thể mở ra hướng công nghệ đáng theo dõi.
