Khi Doc Brown cho thức ăn thừa DeLorean của mình trong Back to the Future làm nhiên liệu, nó có vẻ giống như khoa học viễn tưởng điên rồ.
Giờ đây, khoa học đang tiếp quản viễn tưởng đó khi các nhà nghiên cứu của UBC Okanagan đang xem xét tiềm năng sử dụng chất thải từ trái cây—cả chất rắn và nước rỉ rác—để cung cấp năng lượng cho pin nhiên liệu.
Trong khi năng lượng khai thác từ thức ăn thừa vẫn còn yếu so với năng lượng mặt trời hoặc gió , các nhà nghiên cứu đang nỗ lực làm sạch và cải thiện sản lượng năng lượng của thức ăn bỏ đi, đặc biệt là chất thải trái cây—một mặt hàng có rất nhiều trong vành đai nông nghiệp của Thung lũng Okanagan.
Theo Chính phủ BC, chất thải hữu cơ chiếm 40 phần trăm vật liệu tại các bãi chôn lấp của tỉnh. Đặc biệt, lãng phí thực phẩm là một vấn đề ngày càng gia tăng đối với các khu vực đô thị trên thế giới. Tiến sĩ Hirra Zafar, nhà nghiên cứu của UBCO giải thích, đây một phần là động lực đằng sau nỗ lực khai thác chất thải này và biến nó thành năng lượng.
Tiến sĩ Zafar cho biết : “Ngày nay, lãng phí thực phẩm là một thách thức bền vững với những tác động bất lợi đến môi trường, kinh tế và xã hội . "Các phương pháp xử lý chất thải hiện tại, chẳng hạn như chôn lấp và đốt, có liên quan đến nhiều tác động xấu đến môi trường, bao gồm nước rỉ chất thải có tính axit, ô nhiễm không khí, sản xuất khí mê-tan và giải phóng các chất ô nhiễm có hại dẫn đến suy thoái môi trường và rủi ro sức khỏe . "
Tiến sĩ Zafar, người tiến hành nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật, cho biết các tế bào nhiên liệu vi khuẩn chuyển đổi chất thải từ trái cây thành năng lượng điện bằng cách sử dụng ngăn cực dương kỵ khí. Trong ngăn này, các vi khuẩn kỵ khí—những vi khuẩn có thể tồn tại mà không cần oxy—sử dụng chất hữu cơ để chuyển hóa thành năng lượng.
Các vi khuẩn điện động tiêu thụ chất hữu cơ trong ngăn cực dương và giải phóng các electron và proton. Các electron kết hợp với proton và oxy ở cực âm để tạo ra nước, tạo ra điện sinh học trong quá trình này.
Tiến sĩ Zafar, cho biết các loại trái cây khác nhau mang lại kết quả khác nhau khi được xử lý thông qua tế bào nhiên liệu vi sinh vật—chủ yếu là do các đặc điểm sinh hóa riêng của chúng.
Bà giải thích: “Đầu tiên, carbohydrate bị phân hủy thành đường hòa tan và các phân tử nhỏ hơn như axetat, sau đó được vi khuẩn hoạt động điện hóa tiêu thụ để tạo ra điện trong quá trình sinh điện.
Tiến sĩ Zafar và người giám sát của cô ấy là Tiến sĩ. Nicolas Peleato và Deborah Roberts, một nhà nghiên cứu tại Đại học Bắc British Columbia, đang nỗ lực hướng tới việc tăng hiệu quả chuyển đổi sinh học của trái cây mà họ hy vọng sẽ mang lại hiệu suất điện áp cao hơn.
Không giống như cách tiếp cận hư cấu trong Back to the Future, nơi Doc Brown ném vỏ một cách ngẫu nhiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng quy trình này hoạt động hiệu quả hơn với sản lượng tốt hơn khi chất thải thực phẩm được tách ra và nghiền thành các hạt nhỏ trước khi chế biến.
Mặc dù vẫn còn những thách thức trong việc chuyển đổi chất thải thực phẩm thành năng lượng sinh học ở quy mô thương mại, Zafar cho biết nghiên cứu này củng cố những khả năng tuyệt vời của pin nhiên liệu vi sinh vật. Và biến chất thải thành năng lượng xanh và tái tạo phục vụ mục đích môi trường kép
Bà nói thêm: “Pin nhiên liệu vi sinh thực sự đang ở giai đoạn phát triển và chúng có rất nhiều tiềm năng. "Tại thời điểm này, điện áp vẫn còn thấp, nhưng tôi rất hào hứng nghiên cứu cách cải thiện sản lượng điện của họ và áp dụng các phương pháp này trên quy mô thương mại."
Nghiên cứu là sự hợp tác giữa UBC Okanagan và Đại học Bắc British Columbia. Nó đã được xuất bản trong ấn bản mới nhất của Bioresource Technology .
