Ein weniger verschwenderischer Umgang mit Abwasser

Ein israelisches Unternehmen namens Emefcy hat ein Verfahren entwickelt, das verspricht, den Energieverbrauch bei der Abwasserbehandlung zu verringern. Diese Woche investierte Energy Technology Ventures – ein Joint Venture zwischen GE, NRG Energy und ConocoPhillips – in das Unternehmen und markierte damit die erste Investition des Ventures in ein Nicht-US-Unternehmen.

Die konventionelle Abwasserbehandlung verbraucht 2 Prozent der weltweiten Stromkapazität, etwa 80.000 Megawatt, und kostet 40 Milliarden US-Dollar pro Jahr.

Mit konventioneller mikrobieller Brennstoffzellentechnologie und eigener proprietärer Technik gewinnt Emefcy Energie aus Abwasser und erzeugt so genug Energie, um den gesamten Aufbereitungsprozess zu betreiben. Bei der Behandlung von besonders kohlenstoffreichem Industrieabwasser produziere das Verfahren nach Angaben des Unternehmens überschüssigen Strom, der mit Gewinn ins Netz eingespeist werden könne.

In mikrobiellen Brennstoffzellen oxidieren natürlich vorkommende Mikroorganismen Abwasser. Anode und Kathode, die in einem kritischen Abstand im Wasser angeordnet sind, bilden aus den bei dieser Oxidation gewonnenen Elektronen einen Stromkreis.

Ely Cohen, Vice President of Marketing bei Emefcy, sagt, dass der Prozess des Unternehmens die Gesamtkosten der Abwasserbehandlung um 30 bis 40 Prozent senkt, indem Energiekosten eingespart werden, und auch die Menge an Schlamm, die danach per LKW abtransportiert werden muss, um bis zu 80 Prozent.

Bei der herkömmlichen Abwasserbehandlung wird Luft durch das Wasser gepresst, um es zu belüften. Dies ist auch für die Aktivität der mikrobiellen Zellen wichtig. Emefcy setzt mehr Abwasser der Luft aus, jedoch ohne den energieintensiven Prozess, Luft durch Wasser zu pumpen. Stattdessen strömt das Abwasser durch einen biogenen Reaktor aus Rohren mit 1,7 Meter Durchmesser und vier Meter Höhe. In den Röhren strömen Wasser und Luft nebeneinander, getrennt durch eine Membran.

Der Reaktor sei in zwei Bereiche aufgeteilt, sagt Emefcy-CEO Eytan Levy. In einem Bereich gibt es viel Abwasser, aber keine Luft. Im anderen Bereich gibt es Luft, aber kein Abwasser. Diese beiden Bereiche sind durch eine Membranwand getrennt und beide Bereiche sind mit einer elektrisch leitenden Oberfläche verbunden, auf der die Bakterien wachsen.

Die von den Bakterien produzierten Elektronen fließen durch Nanodrähte aus natürlich vorkommenden haarähnlichen Vorsprüngen auf der Oberfläche der Mikroben zum Sauerstoff in der Luft. Unter diesen Reaktorbedingungen entwickeln die Bakterien die Fähigkeit, diese Pili elektrisch leitfähig zu machen, und sie verhalten sich wie ein Metalldraht, sagt Levy.

Die verwendeten Elektroden bestehen aus einem beschichteten Kunststoff, was sie kostengünstiger und wartungsfreundlicher macht.

Jeder Schornstein kann täglich 10 Kubikmeter Abwasser verarbeiten und hat eine geplante Lebensdauer von 15 Jahren. Stacks können modular hinzugefügt werden, sodass keine großen Vorabinvestitionen in die Infrastruktur erforderlich sind. Emefcy hofft, diesen Monat mit der industriellen Produktion beginnen zu können, wobei die ersten Verkäufe für Anfang 2012 geplant sind.

Itamar Willner, Professor am Institut für Chemie der Hebräischen Universität und Autor einer aktuellen Übersicht über die Biobrennstoffzellentechnologie in der Zeitschrift Brennstoffzellen , sagt der Einsatz mikrobieller Brennstoffzellen zur Dekontamination von Abwasser nach wie vor eine Herausforderung.

Es gebe einen gewaltigen Unterschied zwischen einem Demo-System und einer Hochskalierung auf Tausende von Tonnen Abwasser, und ein Unterschied zwischen künstlich kontaminiertem Wasser, das für Labortests verwendet wird, und der realen Welt, in der man verschiedene Abfälle und verschiedene Materialien anfällt, sagt Willner.

Lital Alfonta, Assistenzprofessorin am Department of Biotechnology Engineering der Ben-Gurion University, die gentechnisch veränderte mikrobielle Brennstoffzellen entwickelt, sagt, dass die Aufregung auf internationalen Konferenzen über die Fortschritte von Emefcy wächst.

Sie verwenden sehr billige Materialien, die ihnen dennoch die höchstmögliche Leistung bieten, sagt Alfonta. Sie verbesserten den Ansatz auch immens, indem sie ihre Elektroden stapelten, was eine viel größere Oberfläche ergab.

Doch 80 Prozent der von den Mikroben erzeugten Energie gehen dabei verloren, sagt Alfonta, weil die Elektronen die Elektroden nie erreichen. Sie erforscht, ob die Mikroben gentechnisch verändert werden können, um die Effizienz des Elektronentransfers zwischen dem Mikroorganismus und der Elektrode der Brennstoffzelle zu verbessern.

Im Moment ist Emefcy zufrieden, wenn sich seine Schornsteine ​​als energieneutral erweisen, mit einem kleinen Überschuss aus der industriellen Abwasserbehandlung.

Wenn Sie eine Organisation sind, die nach erneuerbaren Energien sucht, kommen Sie nicht zu uns, sagt Cohen. Geh zum Wind. Gehen Sie zu Solar. Wenn Sie ein Abwasserproblem haben, kommen Sie zu uns und wir finden einen Weg, der sehr kostengünstig und teilweise sogar energiepositiv ist.

verbergen