Nước thải Nhà máy bia chuyển sang lưu trữ năng lượng
Thứ tư, 07/12/2016
Các kỹ sư của CU Boulder đã phát triển một quá trình sản xuất sinh học sáng tạo sử dụng một hệ thống sinh học trong nước thải nhà máy bia để tạo ra các vật liệu carbon để làm các tế bào lưu trữ năng lượng.
Các kỹ sư của CU Boulder đã phát triển một quá trình sản xuất sinh học sáng tạo sử dụng một hệ thống sinh học trong nước thải nhà máy bia để tạo ra các vật liệu carbon để làm các tế bào lưu trữ năng lượng.
Sự kết hợp độc đáo của nhà máy bia và nhà sản xuất pin có thể đem lại một cơ hội có lợi cho cả hai bên bằng cách giảm chi phí xử lý nước thải tốn kém cho các nhà sản xuất bia trong khi cung cấp các nhà sản xuất với nhiều phương tiện hiệu quả về chi phí để tạo ra các công nghệ pin nhiên liệu nguồn gốc tự nhiên, tái tạo.
Theo Tyler Huggins, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Các nhà sản xuất bia sử dụng khoảng bảy thùng nước để sản xuất ra một thùng bia. Và họ không thể đổ nó vào cống vì cần phải lọc trước khi thải bỏ”.
Quá trình chuyển đổi nguyên liệu sinh học, hoặc sinh khối, chẳng hạn như gỗ thành các điện cực pin carbon hiện đang được sử dụng trong một số ngành công nghiệp năng lượng. Nhưng, sinh khối trong tự nhiên vốn đã bị hạn chế bởi nguồn cung và tác động ngắn trong quá trình khai thác và cấu tạo hóa học bên trong, làm cho nó tốn kém và khó khăn để tối ưu hóa.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu CU Boulder tận dụng hiệu quả vượt trội của hệ thống sinh học để sản xuất các cấu trúc tinh vi và chất hóa học độc đáo bằng cách nuôi dưỡng một loại nấm phát triển nhanh có tên gọi Neurospora crassa, trong nước thải giàu đường thải ra từ sản xuất bia. Huggins cho biết "Nước thải là điều kiện lý tưởng cho loại nấm này phát triển".
Bằng cách cấy nguyên liệu trong nước thải, các nhà nghiên cứu đã có thể bức chế tốt hơn quá trình hóa học và vật lý của nấm ngay từ đầu. Do đó họ đã tạo ra một trong những điện cực pin lithium-ion có nguồn gốc tự nhiên hiệu quả nhất được biết cho đến nay trong khi có thể làm sạch nước thải trong quá trình này.
Nếu quá trình này được áp dụng trên quy mô lớn, các nhà máy bia có thể giảm chi phí xử lý nước thải đáng kể trong khi các nhà sản xuất sẽ tiếp cận được một phương tiện hiệu quả chi phí để tạo ra các thành phần công nghệ pin tiên tiến.
"Sự mới lạ trong quá trình này là sự thay đổi quá trình sản xuất từ trên xuống thành từ dưới lên. Chúng tôi đang thiết kế sinh học các vật liệu ngay từ đầu" Zhiyong Jason Ren, một giáo sư tại Sở Xây dựng, Môi trường và Kiến Trúc của CU Boulder và là đồng tác giả của nghiên cứu mới cho biết.
Theo Tyler Huggins, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Các nhà sản xuất bia sử dụng khoảng bảy thùng nước để sản xuất ra một thùng bia. Và họ không thể đổ nó vào cống vì cần phải lọc trước khi thải bỏ”.
Quá trình chuyển đổi nguyên liệu sinh học, hoặc sinh khối, chẳng hạn như gỗ thành các điện cực pin carbon hiện đang được sử dụng trong một số ngành công nghiệp năng lượng. Nhưng, sinh khối trong tự nhiên vốn đã bị hạn chế bởi nguồn cung và tác động ngắn trong quá trình khai thác và cấu tạo hóa học bên trong, làm cho nó tốn kém và khó khăn để tối ưu hóa.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu CU Boulder tận dụng hiệu quả vượt trội của hệ thống sinh học để sản xuất các cấu trúc tinh vi và chất hóa học độc đáo bằng cách nuôi dưỡng một loại nấm phát triển nhanh có tên gọi Neurospora crassa, trong nước thải giàu đường thải ra từ sản xuất bia. Huggins cho biết "Nước thải là điều kiện lý tưởng cho loại nấm này phát triển".
Bằng cách cấy nguyên liệu trong nước thải, các nhà nghiên cứu đã có thể bức chế tốt hơn quá trình hóa học và vật lý của nấm ngay từ đầu. Do đó họ đã tạo ra một trong những điện cực pin lithium-ion có nguồn gốc tự nhiên hiệu quả nhất được biết cho đến nay trong khi có thể làm sạch nước thải trong quá trình này.
Nếu quá trình này được áp dụng trên quy mô lớn, các nhà máy bia có thể giảm chi phí xử lý nước thải đáng kể trong khi các nhà sản xuất sẽ tiếp cận được một phương tiện hiệu quả chi phí để tạo ra các thành phần công nghệ pin tiên tiến.
"Sự mới lạ trong quá trình này là sự thay đổi quá trình sản xuất từ trên xuống thành từ dưới lên. Chúng tôi đang thiết kế sinh học các vật liệu ngay từ đầu" Zhiyong Jason Ren, một giáo sư tại Sở Xây dựng, Môi trường và Kiến Trúc của CU Boulder và là đồng tác giả của nghiên cứu mới cho biết.
Văn phòng CPSI