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Un modo meno dispendioso per gestire le acque reflue
Una società israeliana chiamata Emefcy ha sviluppato un processo che promette di ridurre il consumo energetico del trattamento delle acque reflue. Questa settimana, Energy Technology Ventures, una joint venture tra GE, NRG Energy e ConocoPhillips, ha investito nella società, segnando il primo investimento dell'impresa in una società non statunitense.
Il trattamento convenzionale delle acque reflue consuma il 2% della capacità energetica globale, circa 80.000 megawatt, a un costo di 40 miliardi di dollari all'anno.
Utilizzando la tecnologia convenzionale delle celle a combustibile microbiche e la propria ingegneria proprietaria, Emefcy raccoglie energia dalle acque reflue, generando abbastanza per alimentare l'intero processo di trattamento. Nel trattamento delle acque reflue industriali particolarmente ricche di carbonio, afferma la società, il processo produce elettricità in eccesso che può essere reimmessa nella rete con profitto.
Nelle celle a combustibile microbiche, i microrganismi presenti in natura ossidano le acque reflue. Un anodo e un catodo, posti a una distanza critica nell'acqua, creano un circuito elettrico dagli elettroni ottenuti da questa ossidazione.
Ely Cohen, vicepresidente marketing di Emefcy, afferma che il processo dell'azienda riduce il costo totale del trattamento delle acque reflue dal 30 al 40 percento eliminando la spesa per l'energia e riduce anche la quantità di fanghi che devono essere trasportati via in seguito fino all'80 percento.
Il trattamento tradizionale delle acque reflue comporta la forzatura dell'aria attraverso l'acqua per aerarla. Questo è importante anche per l'attività delle cellule microbiche. Emefcy espone più acque reflue all'aria, ma senza il processo ad alta intensità energetica di pompare aria attraverso l'acqua. Le acque reflue fluiscono invece attraverso un reattore biogenico costituito da tubi di 1,7 metri di diametro e quattro metri di altezza. All'interno dei tubi, acqua e aria scorrono l'una accanto all'altra separate da una membrana.
Il reattore è diviso in due aree, afferma il CEO di Emefcy Eytan Levy. In una zona ci sono molte acque reflue ma non c'è aria. Nell'altra zona c'è aria ma non acque reflue. Queste due aree sono separate da una parete a membrana ed entrambe le aree sono collegate a una superficie elettricamente conduttiva su cui crescono i batteri.
Gli elettroni prodotti dai batteri fluiscono verso l'ossigeno nell'aria attraverso nanofili costituiti da proiezioni naturali simili a peli che si trovano sulla superficie dei microbi. In queste condizioni del reattore i batteri sviluppano la capacità di convertire questi pili per diventare elettricamente conduttivi e si comporta proprio come un filo metallico, afferma Levy.
Gli elettrodi utilizzati sono realizzati in plastica rivestita, il che li rende più economici e di più facile manutenzione.
Ogni pila può trattare 10 metri cubi di acque reflue al giorno e ha una durata prevista di 15 anni. Gli stack possono essere aggiunti su base modulare, evitando la necessità di un grande investimento iniziale nell'infrastruttura. Emefcy spera di iniziare la produzione industriale questo mese, con le prime vendite previste per l'inizio del 2012.
Itamar Willner, professore all'Istituto di Chimica dell'Università Ebraica e autore di una recente recensione sulla tecnologia delle celle a biocombustibile sulla rivista Celle a combustibile , afferma che l'uso di celle a combustibile microbiche per la decontaminazione delle acque reflue rimane una sfida.
C'è un'enorme differenza tra un sistema dimostrativo e l'upscaling a migliaia di tonnellate di acque reflue e una differenza tra l'acqua contaminata artificialmente utilizzata per i test di laboratorio e il mondo reale, dove ci sono rifiuti diversi e materiali diversi, afferma Willner.
Lital Alfonta, un assistente professore presso il Dipartimento di ingegneria biotecnologica dell'Università Ben-Gurion, che sviluppa celle a combustibile microbiche geneticamente modificate, afferma che c'è stato un crescente entusiasmo alle conferenze internazionali sui progressi compiuti da Emefcy.
Usano materiali molto economici che danno loro ancora la massima potenza possibile, dice Alfonta. Hanno anche migliorato immensamente l'approccio impilando i loro elettrodi, dando una superficie molto più alta.
Ma Alfonta dice che l'80% dell'energia generata dai microbi si perde nel processo, perché gli elettroni non raggiungono mai gli elettrodi. Sta studiando se i microbi possono essere geneticamente modificati per migliorare l'efficienza del trasferimento di elettroni tra il microrganismo e l'elettrodo della cella a combustibile.
Per il momento, Emefcy si accontenterà se i suoi camini si dimostreranno energeticamente neutri, con un piccolo surplus dal trattamento delle acque reflue industriali.
Se sei un'organizzazione alla ricerca di energia rinnovabile, non venire da noi, afferma Cohen. Vai al vento. Vai al solare. Se hai un problema con le acque reflue, vieni da noi e troveremo un modo molto conveniente e in una certa misura potrebbe anche essere una soluzione energeticamente positiva.