Электростанция на рисовом поле: как использовать энергию микроорганизмов?

Рис и бактерии как источник электроэнергии

Профессор Ватанабэ Кадзуя из Токийского университета фармацевтики и биологических наук со своей исследовательской группой изучает проблему производства электроэнергии на рисовых полях. Растения путём фотосинтеза создают органические вещества, часть которых через корни попадает в землю. В почве рисового поля, обогащённой органикой, существует множество микроорганизмов, которые питаются этими веществами. Среди них есть и такие, которые испускают электроны. Можно ли использовать эти электроны для производства электроэнергии? Эта непростая задача заинтересовала исследователей.

В ходе эксперимента отрицательные электроды помещали в почву, а положительные — в воду. Таким образом, электроны, которые вырабатывают микроорганизмы, попадали на отрицательные электроды и появлялся электрический ток. Удалось получить несколько десятков милливатт с одного квадратного метра поля. Эта мощность крайне невелика, но её хватает для того, чтобы приводить в движение часы или заставить светиться светодиод. Профессор Ватанабэ отмечает, что активность растений оказывает влияние на мощность. В дневное время, или когда на протяжении нескольких дней стоит ясная солнечная погода, процесс фотосинтеза активизируется и мощность возрастает.

Эксперимент в сельскохозяйственном районе г. Нода преф. Тиба. Сентябрь, жатва. При использовании поля для выработки энергии урожайность не изменилась.

Профессор Ватанабэ, отметив высокую электрическую активность некоторых микроорганизмов, задался целью создать на их основе топливные элементы. В обычном топливном элементе для производства электроэнергии используется реакция кислорода и водорода, а он стремится сделать элементы, использующие энергию, которую вырабатывают микроорганизмы в ходе переработки органических веществ. В лабораторных условиях для этого выращивают культуру микроорганизмов, которая для выработки энергии нуждается в постоянной искусственной подкормке. Профессор говорит, что так появилась идея использовать рисовое поле как топливный элемент. На рисовых полях рис в ходе фотосинтеза производит органику, которую потом микроорганизмы в симбиозе с другими биологическими организмами преобразуют в энергию. Разработка ещё не готова к практическому применению; профессор говорит, что собирается создать более эффективную технологию производства электроэнергии и продолжать исследования других микроорганизмов.

Как сэкономить половину электроэнергии?

Экспериментальный микробиологический топливный элемент для сточных вод

Профессор Ватанабэ также надеется создать биотопливные элементы, работающие в сточных водах. Это многообещающий проект, — ведь микроорганизмы, которые способны производить энергию из органических веществ, находящихся в канализации, заодно и очищали бы сточные воды.

Профессор Токийского университета фармацевтики и биологических наук Ватанабэ Кадзуя: «Умелое использование биологических систем крайне важно для современного общества».

До сих пор люди использовали ископаемые энергоносители, такие как нефть и уголь, но сейчас перед нами стоит задача освоить возобновляемую энергию, циркулирующую в природе. Для этого нужны технологии, позволяющие аккумулировать природные ресурсы, использовать их для получения энергии и восстанавливать их либо возвращать в окружающую среду. «Использование природной энергии вовсе не означает ограничение в уровне жизни. Если удастся разработать экономичные энергетические технологии, то можно прекрасно жить даже на половине той энергии, которую мы потребляем сейчас, И в этом случае мы сможем построить общество, которое не будет зависеть от нефти и другого ископаемого топлива», — говорит профессор Ватанабэ.

(Оригинал статьи Сато Наруми опубликован на японском языке 3 ноября 2012 г.)