從廢物到電力：尿液助力微生物燃料電池高效產能

研究發現，較高濃度的尿液在為微生物燃料電池提供動力方面效果最佳，這種裝置可以在去除污染物的同時產生電力。

麥吉爾大學的研究人員提高了一種將人類尿液轉化為清潔能源方法的效率。該方法采用微生物燃料電池（MFCs），利用細菌將有機廢物轉化為電能，在處理廢水的同時從豐富來源中產生能源，具有可持續和低成本的優勢。麥吉爾大學的研究揭示了在這一過程中哪種尿液濃度最為理想。

研究合著者、生物資源工程教授Vijaya Raghavan解釋說“雖然微生物燃料電池已被證明能夠凈化廢水并產生電力，但不同尿液濃度對其電化學功能、污染物去除效率以及微生物群落行為的具體影響仍未得到充分理解。本研究通過系統分析不同尿液比例如何影響微生物燃料電池的電化學和生物性能，填補了這一空白?！?/p>

Raghavan表示，該方法可用于農村衛生設施、災后救援營地以及離網社區等場景中產生清潔能源。此外，由于其電信號會隨著有機污染水平的變化而改變，微生物燃料電池還可作為低成本生物傳感器，在無需復雜設備的情況下監測廢水水質。

研究人員構建了四個雙室微生物燃料電池，并分別以合成廢水與人類尿液按20%、50%和75%的比例混合后進行供給。隨后在兩周時間內對電池進行測試，監測其能量輸出、污染物去除情況和水處理性能，并進行電化學測試。結果發現，較高的尿液濃度（50%至75%）可提高發電能力，同時尿液為微生物生長提供了必需的營養物質。

“尿液含有支持微生物快速活性的關鍵離子和有機化合物，從而提升了發電能力和污染物分解效率，”Raghavan解釋道。

盡管所有微生物燃料電池系統中都含有多種細菌，研究人員發現Sediminibacterium和Comamonas是占主導地位的菌群。當尿液比例為50%時，Sediminibacterium更為常見；而在更高濃度（75%）下，Comamonas成為優勢菌群。

研究人員指出，由于這些微生物有助于分解有機污染物并在燃料電池中傳遞電子，占主導菌種的變化可能解釋了不同系統發電量的差異。這也表明，加入尿液的比例會顯著影響哪些微生物占優勢以及系統運行效率。

Raghavan表示：“這些研究結果是邁向更加循環經濟的重要一步。將尿液作為資源加以利用，有助于實現可持續衛生系統和養分回收，減輕淡水系統的壓力?！?/p>

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211715625008719?via%3Dihub

（素材來自：麥吉爾大學 全球氫能網、新能源網綜合）