28 марта, Четверг
Газета Газета
Предложить свою новость
Прямая линия Прямая линия
Последние новости
Культура 28.03.2024, 17:18
В Жукове прошел конкурс чтецов на патриотическую тему
В Жукове прошел конкурс чтецов на патриотическую тему
Общество 28.03.2024, 16:31
В Барятинском районе модернизируются очистные сооружения
В Барятинском районе модернизируются очистные сооружения
Общество 28.03.2024, 16:01
В медучреждения Калужской области поступает новое оборудование
В медучреждения Калужской области поступает новое оборудование
Общество 28.03.2024, 15:58
Предприятие «АМО» вошло в состав калужской ТПП и получит помощь в локализации
Предприятие «АМО» вошло в состав калужской ТПП и получит помощь в локализации
Общество 28.03.2024, 15:46
В Калужской области на реках Жиздра и Протва вода достигла уровня поймы
В Калужской области на реках Жиздра и Протва вода достигла уровня поймы
Общество 28.03.2024, 14:53
С апреля на Правобережье Калуги пустят дополнительные автобусы
С апреля на Правобережье Калуги пустят дополнительные автобусы
Общество 28.03.2024, 14:39
Калужских владельцев собак просят не загрязнять места прогулок
Калужских владельцев собак просят не загрязнять места прогулок
Культура 28.03.2024, 14:13
В Доме музыки открылась выставка главного архитектора Калуги Алексея Комова
В Доме музыки открылась выставка главного архитектора Калуги Алексея Комова
Культура 28.03.2024, 13:30
Общество «Знание» отметило День театра лекциями
Общество «Знание» отметило День театра лекциями
Общество 28.03.2024, 13:00
Андрей Голубев: «Такое не прощается и не забывается»
Андрей Голубев: «Такое не прощается и не забывается»
Культура 28.03.2024, 12:38
В Тарусском районе модернизируют Волковский сельский Дом культуры
В Тарусском районе модернизируют Волковский сельский Дом культуры
Общество 28.03.2024, 12:00
В заповеднике «Калужские засеки» живут около 550 зубров
В заповеднике «Калужские засеки» живут около 550 зубров
Общество 28.03.2024, 11:13
В Калуге школа на Байконуре откроется осенью этого года
В Калуге школа на Байконуре откроется осенью этого года
Культура 28.03.2024, 10:57
На кинофестивале «Циолковский»в Калуге покажут более 40 анимационных фильмов из 17 стран
На кинофестивале «Циолковский»в Калуге покажут более 40 анимационных фильмов из 17 стран

Когда ил станет ценнее нефти

Общество 29.12.2021, 15:02

Новый ресурс для энергетики испытывают студенты-бауманцы

Автор фото: из личного архива Марии Сфроновой. Мария в лаборотории с запатентованной установкой.
Сегодня самые распространенные ресурсы – уголь и нефть – дают колоссальные выбросы опасных веществ и парниковых газов. Поэтому развитие на их основе «зеленой экономики» является очень проблематичным. А какие у нас есть альтернативные источники энергии? Тепла для солнечных электростанций в наших краях маловато, силы ветра тоже недостаточно…

ИЗ ДОСЬЕ

Мария Сафронова окончила 9-й лицей в Калуге, сейчас учится на 2-м курсе магистратуры в КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана на кафедре «Экология и промышленная безопасность». Начала заниматься научной работой еще в школе. Соавтор патента на полезную модель «Биоэлектрохимическое устройство». Лауреат стипендии им. Тимофеева-Ресовского 2018/19 учебного года, победитель областного конкурса «Студент года-2019», лауреат стипендии им. Дашковой в 2021 г., пятикратный призер и победитель Всероссийской молодежной инновационной выставки «Политехника» 2017-21 гг. Автор и соавтор более 30 научных публикаций, в том числе посвященных оптимизации технологии получения биоэлектричества и повышению производительности микробных топливных элементов.

Начало: пластиковая бутылка

Более двадцати лет экологи Калужского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана изучают вопросы получения биоэлектричества, то есть пытаются задействовать процессы, происходящие в живой природе.

Мировой науке уже давно известен целый ряд микроорганизмов, способных превращать химическую энергию в электрическую. К ним относятся и некоторые микробы, живущие в речном или прудовом иле. Они питаются разлагающейся органикой и химическую энергию связей преобразуют в электричество. Конечно, в воде нет электрического тока, просто появляются положительно и отрицательно заряженные ионы. Если их разделить, направив на катод и анод, то между ними возникнет разность потенциалов. Так можно получить электричество, причем напрямую, без генераторов и прочих шумных движущихся механизмов – это практически идеальный источник энергии!

Первый такой реактор был построен в лаборатории Бауманского из обычной бутылки из-под минералки. Внутри нее плавали бактерии, поглощающие органику. Энергии хватало, чтобы зажечь крохотную лампочку. Позже устройство облагородили, выполнив его в виде ящичка из оргстекла, и пять лет назад получили патент на полезную модель – «Биоэлектрохимическое устройство» – под номером 175 765, дата регистрации – 19 декабря 2017 г.

Приручение бактерий

Устройства, дающие электроэнергию в результате деятельности микроорганизмов, получили название МТЭЛов – микробных топливных элементов. Хотя в мире над ними работают еще с середины прошлого века, до масштабного промышленного применения дело пока не дошло, исследования в самом разгаре.

В этом году Мария Сафронова подала в АИРКО, координирующее в нашем регионе программы Фонда поддержки инноваций, заявку «Разработка энергосберегающего микробного топливного элемента широкого применения» на участие в конкурсе «УМНИК».

Несколько лет занимаясь этой темой, студентка пришла к выводу, что имеющиеся аналоги, разработанные в России и других странах, малопривлекательны для потребителей, так как являются слишком дорогими при низкой эффективности. И решила доказать, что можно существенно упростить и удешевить аппарат.

В частности, в ряде известных МТЭЛов применяют селекционные штаммы микроорганизмов. Это дорого. Есть и бесплатный вариант – активный ил очистных сооружений, населенный бактериями. Поначалу бауманцы самостоятельно подбирали ассоциации из самых энергичных бактерий, но достоверного роста КПД установки не зафиксировали. Затем для исследований стали применять активный ил с очистного оборудования различных предприятий Калуги – он практически не уступает селекционному. А позже обнаружили, что ил, образованный в одном из прудов Ульяновского района, обладает такими же электрогенными свойствами. В итоге на конкурс представлен проект, основанный на использовании бесплатного и доступного ила с очистных сооружений или природного ила, взятого из некоторых прудов нашей области.

Многолетними опытами в лаборатории установлены эффективные и сравнительно дешевые материалы для электродов – латунь и графит, подобрана их оптимальная конфигурация, увеличена площадь рабочей поверхности. Сама емкость – пищевой пластик, который можно использовать повторно.

Для разделения катодной и анодной камер использована мембрана – тонкая пленка из ионообменных полимеров компании «Щекиноазот». Этот импортозамещающий материал дешевле, чем мембраны зарубежного производства, применяемые в большинстве аналогичных устройств. Благодаря уникальным конструкторским и технологическим решениям себестоимость разрабатываемой установки получилась достаточно низкая, по расчетам ее окупаемость составит три года.

На будущее

Полученной мощности сегодня хватает лишь для светодиода, а если потребности выше, нужна батарея таких устройств, и конструкция предусматривает это. Небольшая мощность обусловлена низким КПД установки, всего около 8 %. Зато она проста в эксплуатации и способна безотказно действовать годами.
Использовать микробные топливные элементы можно не только в ЖКХ, быту или сельском хозяйстве, но и для электропитания любого маломощного оборудования, например, датчиков. А заодно для утилизации органических отходов или очистки воды. Особый интерес они представляют для труднодоступных районов Крайнего Севера и отдаленных территорий, где нет других источников энергии, а также на космических станциях.

Новая установка.jpg

Новая установка

 Работа с биоэлектричеством продолжается, ученые стараются повысить эффективность установок и ищут, как заставить сообщества бактерий работать интенсивнее. Есть надежда, что через несколько лет МТЭЛы станут распространенным источником альтернативной (не углеводородной) энергии, параллельно решая экологические задачи.

НАША СПРАВКА

На кафедре «Экология и промышленная безопасность» начинается работа над идентификацией микроорганизмов, входящих в состав активного ила, методом ПЦР-диагностики. Наличие специализированной лаборатории также поможет впоследствии получать селекционные штаммы микроорганизмов силами ученых и студентов с использованием современных методик.


Автор новости: Тамара КУЛАКОВА
Новости по теме
В Жукове прошел конкурс чтецов на патриотическую тему

В Жукове прошел конкурс чтецов на патриотическую тему

В Барятинском районе модернизируются очистные сооружения

В Барятинском районе модернизируются очистные сооружения

С чистого листа

С чистого листа

Весна приходит  с повесткой

Весна приходит с повесткой

В медучреждения Калужской области поступает новое оборудование

В медучреждения Калужской области поступает новое оборудование

Предприятие «АМО» вошло в состав калужской ТПП и получит помощь в локализации

Предприятие «АМО» вошло в состав калужской ТПП и получит помощь в локализации

×

Предложить новость

 
Название*

Привязка к разделам*
Детальное описание*
Ничего не найдено
Детальная картинка*
Защита от автоматического заполнения CAPTCHA
Введите слово с картинки*:
Яндекс.Метрика