Τα βακτήρια ως μελλοντική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας;

4
Τα βακτήρια ως μελλοντική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας;
βακτήρια, βακτηριακά είδη, μίμηση

Εισαγωγή

Σήμερα, δεν υπάρχει βιομηχανική ζωή ούτε κανονική ζωή χωρίς ενέργεια, η χρήση της ενέργειας είναι, επομένως, ένας από τους πιο ξεκάθαρους δείκτες του βαθμού ανάπτυξης μιας χώρας.
Τα πιο βιομηχανικά έθνη που είναι οι μεγαλύτεροι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας συνεχίζουν να βασίζονται στην ενέργεια ως μοχλό ανάπτυξης και οικονομικής ανάπτυξης. Ο ενεργειακός τομέας διαδραματίζει σημαντικό και ιδιαίτερο ρόλο σε κάθε οικονομία.

Και με το θέμα της κλιματικής αλλαγής και των επιπτώσεών της, είναι πλέον γνωστή και πρωτοφανής κινητοποίηση σε κάθε κοινωνία. Η ενεργειακή μετάβαση στους τρεις πυλώνες είναι η απανθρακοποίηση, η αποκέντρωση και η αρίθμηση. Αυτοί είναι οι κύριοι μοχλοί της επιστροφής στην καθαρή τεχνολογία και της εμφάνισης μιας νέας πράσινης οικονομίας.
Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, οι οποίες από καιρό επισκιάζονται από τα ορυκτά καύσιμα ως ενεργειακό εφοδιασμό, βρίσκονται στην πρώτη γραμμή μετά την αναζωπύρωση των ανησυχιών για την υπερθέρμανση του πλανήτη και την πρόσφατη άνοδο των τιμών του πετρελαίου. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχουν επίσης εισέλθει σε έναν ενάρετο κύκλο τεχνολογικής προόδου και μείωσης του κόστους, καθιστώντας τες όλο και πιο ανταγωνιστικές με τα ορυκτά καύσιμα, γεγονός που εξηγεί, εν μέρει, αυτό το ανανεωμένο ενδιαφέρον. Αυτό υποδηλώνει, λοιπόν, σημαντικές αναπτυξιακές δυνατότητες για τα επόμενα χρόνια.

Οι ανανεώσιμες πηγές μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες:

  • Πηγές διαθέσιμες σε απεριόριστες ποσότητες: ηλιακή, νερό, άνεμος, γεωθερμία κ.λπ.
  • πηγές βιομάζας, οι οποίες μπορούν να χωριστούν ανάλογα με την προέλευσή τους: ενεργειακό ξύλο, γεωργική βιομάζα και βιομηχανικά και οικιακά απόβλητα.

Διαβάστε επίσης :

Βακτήρια, μια μινιατούρα νέα πηγή ενέργειας

Κλιματική αλλαγή υποχρεώνει τον άνθρωπο να αναζητήσει εναλλακτικές λύσεις στα ορυκτά καύσιμα ως πηγές ενέργειας και πρώτων υλών για την παραγωγή χημικών. Πολλοί επιστήμονες έχουν εργαστεί για τη δημιουργία τεχνητών φωτοσυνθετικών συστημάτων για την παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και απλών οργανικών χημικών ουσιών χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως. Έχει σημειωθεί πρόοδος, αλλά τα συστήματα δεν είναι αρκετά αποδοτικά για την εμπορική παραγωγή καυσίμων και πρώτων υλών.

Χάρη σε φυσικές βιοχημικές διεργασίες που χρησιμοποιούν για την αποικοδόμηση των ουσιών στο περιβάλλον τους (σάκχαρα, πρωτεΐνες, λιπίδια, διοξείδιο του άνθρακα κ.λπ.) για να παρασκευάσουν άλλες βασικές ουσίες για τη συντήρηση και την ανάπτυξή τους (λιπαρά οξέα, σάκχαρα κ.λπ.), Τα βακτήρια παράγουν ενδιαφέροντα μόρια από την ενέργεια.
Ο μεταβολισμός ορισμένων βακτηρίων παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα ή βιοαέριο που μπορεί να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε πολλά σπίτια.

Ορισμένα βακτήρια, όπως τα βακτήρια του εδάφους Shewanella oneidensis ή Geobacter sulfur-duces, μπορούν να παράγουν ηλεκτρισμό μέσω μιας διαδικασίας αναπνοής. Γνωστά ως «Exo Generators», αυτά τα στελέχη εκπέμπουν φυσικά ηλεκτρόνια όταν καταναλώνουν την οργανική ουσία απουσία οξυγόνου. τότε αρκεί να συλλέξουμε και να διοχετεύσετε αυτή τη ροή για να διαθέσετε απευθείας την ηλεκτρική ενέργεια.
Όσο για τα κυανοβακτήρια, που χρησιμοποιούν φωτοσύνθεση όπως τα φυτά, παράγουν υδρογόνο. Η αντίδραση καθιστά δυνατή τη σύνθεση οργανικών ουσιών από το νερό (H2O), το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και την ηλιακή ενέργεια και απελευθερώνει οξυγόνο (O2). Το υδρογόνο απελευθερώνεται επίσης παροδικά στην αρχή της φωτοσύνθεσης. Αυτό είναι το πολυαναμενόμενο καύσιμο που απαιτείται για την τροφοδοσία των περίφημων «κυψελών καυσίμου». Μπαταρίες που, αν έχουμε αρκετό υδρογόνο, θα μπορούσαν να κάνουν τα αυτοκίνητα του μέλλοντος να λειτουργούν απορρίπτοντας μόνο νερό για τυχόν απόβλητα.
Για την εκμετάλλευση των ταλέντων των χημικών βακτηριδίων, είναι επίσης δυνατό να τροποποιηθεί το γονιδίωμά τους για να παραχθεί τεχνητά η επιθυμητή ενεργειακή ουσία (ένα καύσιμο για παράδειγμα), από μια ευρέως διαδεδομένη και καθολική πρώτη ύλη (απόβλητα, CO2 κ.λπ.).

Πως να το χρησιμοποιήσεις?

Η πηγή ενέργειας κινητοποιεί τα βακτήρια και τα λύματα για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας. Η αρχή είναι απλή και ακολουθεί τη συμβατική διαδικασία μπαταρίας. Ορισμένες μονάδες επανεπεξεργασίας, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν βακτήρια για να μετατρέψουν τις οργανικές ουσίες σε ανανεώσιμη ενέργεια, βιοαέριο. Στη συνέχεια μπορεί να μετατραπεί σε θερμότητα, ηλεκτρική ενέργεια και καύσιμο. Το ενδιαφέρον αυτού του πόρου είναι η διατήρηση των αποθεμάτων ορυκτής ενέργειας.

Και ενώ η παραγωγή του παραμένει μέτρια, δεν είναι επίσης αμελητέα: μια μεσαίου μεγέθους μονάδα, η οποία επεξεργάζεται 30.000 τόνους απορριμμάτων ετησίως, παρέχει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να τροφοδοτήσει 14.000 νοικοκυριά, εξαιρουμένης της θέρμανσης.
Η συμβατική διαδικασία μπαταρίας αποτελείται από μια άνοδο που απελευθερώνει ηλεκτρόνια και μια κάθοδο που τα ανακτά. Η μεταφορά ηλεκτρονίων από τον αρνητικό πόλο στον θετικό πόλο, δημιουργώντας μια χημική αντίδραση που μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα.
Όταν πρόκειται για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, μιλάμε συχνότερα για ανεμογεννήτριες, ηλιακούς συλλέκτες ή υδάτινη ενέργεια. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες λύσεις όπως η παραγωγή ενέργειας από βιομάζα: ξύλο, βιοκαύσιμα ή βιοαέριο.
Ο πληθυσμός στον κόσμο αυξάνεται, οδηγώντας σε αυξημένες ανάγκες σε τρόφιμα και στη δημιουργία περισσότερων σκουπιδιών. Η ανακύκλωση συμβάλλει στην καταπολέμηση της φτώχειας και της υγιεινής του περιβάλλοντος.
Αναερόβια χώνευση ή μηχανοποίηση.

Η μηχανοποίηση είναι μια διαδικασία αναερόβιας χώνευσης που γενικά επιτυγχάνει έναν στόχο ανάκτησης διπλής ενέργειας μέσω της ανάκτησης μεθανίου (CH4) και σταθεροποίηση των οργανικών αποβλήτων με σκοπό την ανάκτηση υλικών με μερική επιστροφή τους στο έδαφος.
Αυτή η βιολογική αποικοδόμηση περιλαμβάνει μια εξειδικευμένη και διαφοροποιημένη μικροχλωρίδα που απαιτεί συγκεκριμένες και προσαρμοσμένες βιοφυσικοχημικές συνθήκες. Όπως όλες οι βιολογικές αντιδράσεις, οι αντιδράσεις που εμπλέκονται στην αναερόβια αποικοδόμηση πραγματοποιούνται παρουσία νερού, δηλαδή σε υδατικό μέσο.
Η τεχνική που χρησιμοποιείται στα αναερόβια συστήματα ονομάζεται αναερόβια χώνευση ή μηχανοποίηση. Είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει διάφορες βιολογικές αντιδράσεις. Γενικά περιγράφεται σε τέσσερα κύρια βήματα, που περιλαμβάνουν τέσσερις συγκεκριμένες μικροβιακές κοινοπραξίες που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Με αυτόν τον τρόπο, τα πολύπλοκα μόρια μεταβολίζονται μέχρι την ανοργανοποίηση τους, δηλαδή τη μετατροπή τους σε μεθάνιο και CO2. Αυτά τα στάδια είναι η υδρόλυση, η οξεογένεση, η ακετογένεση και η μεθανογένεση.

συμπέρασμα

Η τεχνολογία βιοαερίου βασίζεται στην ιδέα της ανακύκλωσης όπου η οργανική μάζα μετατρέπεται με ζύμωση μεθανίου σε απλή ενέργεια, καθαρή και έτοιμη να ικανοποιήσει πολλούς την ανάγκη για ενέργεια με πλήρως αποκεντρωμένο τρόπο.
Η δυνατότητα παραγωγής βιοαερίου από τοπική βιομάζα και με οικογενειακό χωνευτήρα μπορεί να είναι πηγή βιώσιμης ενέργειας, αλλά το γεγονός παραμένει ότι η αναερόβια ζύμωση εξαρτάται από πολλές παραμέτρους όπως η πηγή του υποστρώματος, η θερμοκρασία, η ανάδευση… κ.λπ.

Schreibe einen Kommentar