Однако в областях, таких как Окинава, Япония, с ограниченными земельными ресурсами и большим количеством свиноферм, количество произведенных сточных вод перевешивает землю, доступную для лечения и переработки. По сути, есть большая потребность найти лучше, быстрее, и более дешевые методы обработки сточных вод, которая является частью какой birthed Биологическая Единица Систем в Институте Окинавы Университета Выпускника Науки и техники (OIST). Используя многообещающую технологию обработки сточных вод, названную микробным топливным элементом (MFC), Единица стремится помогать острову – и по доверенности, другие местоположения с подобными проблемами сточных вод – уменьшают ее бремя сточных вод.MFC – в некотором смысле, анаэробный контейнер сконцентрированных бактерий, которые питаются биоразлагаемым материалом и бактериями, найденными в сточных водах.
Это работает через биоэлектрохимию, означая, что энергия, используемая, чтобы управлять клеткой, произведена от передачи электрона от 　 бактерии к электродам в устройстве – никакой внешний источник энергии необходимы. Когда сточные воды проходят через MFC, «питающиеся» бактерии переваривают органические соединения в сточных водах, и более чистая вода выходит другая сторона. Кроме того, процесс переваривания удаляет энергию, которая преобразована в применимое электричество. Конечный результат – устройство, которое чистит сточные воды и производит электричество, делая так.
«[Клетки] низкие эксплуатационные расходы, низкая стоимость, и не имеют большого количества подвижных частей», объясняет Дэвид Симпсон, технический специалист в Биологической Единице Систем OIST. Это важно для тех, у кого нет времени или ресурсов, чтобы поддержать дорогое оборудование для лечения – описание, которое отвечает всем требованиям для измотанных рабочих, таких как свиноводы.«Идеально то, к чему мы работаем, должно поместить топливный элемент [где Вы нуждаетесь в нем] и забываете об этом», объясняет профессор Игорь Горянин, который ведет Единицу в OIST. «Это будет контролировать и рассматривать сточные воды отдельно».Уже исследователи OIST развивали MFCs со способностью функционировать в течение долгих промежутков времени, не ломаясь или «gunking».
Теперь, в работе, опубликованной в Scientifica, они определили способ усилить работу устройств также. Прежде, чем управлять MFC, это должно сначала быть культивировано, или привило с бактериями «переваривания».
Чтобы сделать это, каждый сгребает отстой, содержащий бактерии в часть MFC, названного анодом. Здесь, желаемые бактерии размножены для более позднего использования в обработке сточных вод.
В их исследовании исследователи OIST выдвинули гипотезу, что MFC будет лучше в рассмотрении сточных вод, если анод будет подготовлен с отстоем, который был в предшествующем контакте с тем конкретным потоком отходов. Они проверили эту гипотезу на местной свиноферме, управляемой Научно-исследовательским центром Животноводства Окинавы в Nakijin, деревней в северной части острова. Они использовали отстой, собранный из бака получения сточных вод свиньи на этой ферме, а также отстоя, собранного из реактора сточных вод на местном пивоваренном заводе.
В сравнении производительности двух типов MFCs они нашли, что отстой свиньи MFC рассматривал сточные воды свинофермы намного лучше, чем та из местного пивоваренного завода. Маркерами исследователи раньше судили это, был темп удаления химического спроса на кислород и изменчивых жирных кислот – загрязнителей водоснабжения – а также производство электроэнергии.В дополнение к свиноферме у Единицы есть MFCs, помещенный в другие места на Окинаве и во всем мире – включая ликероводочный завод Awamori на Окинаве, ликероводочный завод виски в Шотландии и винный завод в Калифорнии, Соединенных Штатах.
В Калифорнии они используют лечившие сточные воды для ирригации. MFCs на территории ликероводочного завода Awamori работали в течение приблизительно 5 лет. Симпсон объясняет, что в данный момент эти MFCs на территории Awamori чистят воду к уровню, который допускает безопасный выброс в коллекторы.«[Мы можем] удалять органику в высокой степени приблизительно с 90%-й эффективностью», объясняет Симпсон. «Но рассмотрение его выпускает аммиак и фосфаты».
Это химикаты, которые могут вызвать кислородное истощение в водном, а также вредном цветении воды. «Таким образом, мы пытаемся замкнуть круг». Они работают, чтобы получить питательные вещества – фосфат, аммиак – в масштабе лаборатории.Единица в настоящее время работает с сотрудниками на Окинаве Префектурный Научно-исследовательский центр Домашнего скота и Поля и Научный центр Окружающей среды Окинавы, с финансированием из правительства Префектуры Окинавы, чтобы развивать решение для завоевания и удаления питательных веществ, потенциально приводя к ценным и стабильным побочным продуктам для удобрений.«Идея обработки сточных вод состоит в том, чтобы в конечном счете помочь тем странам без доступа к чистой питьевой воде», объясняет профессор Горьянин, « возможно, чистя воду, которая будет использоваться в пригодных для питья скважинах».
На данный момент исследователи OIST продолжат проверять, управлять, и оптимизировать их MFCs с надеждой, что однажды они могут ослабить бремя сточных вод земного шара.