Упрощенную схему микробного топливного элемента можно представить как колонию бактерий, живущих и интенсивно размножающихся на аноде; анод, погруженный в раствор из органических отходов; катод, опущенный в воду; две камеры, разделенные мембраной, пропускающей катионы. Такой элемент способен вырабатывать электричество из промышленных и бытовых сточных вод.
Микробный топливный элемент
Учеными из университета Гента в Бельгии (Universiteit Ghent) под руководством Вилли Верстрета (Willy Verstraete) был проведен ряд опытов по выбору наиболее оптимальной конструкции микробного топливного элемента на промышленных отходах. Шесть оригинальных элементов были соединены вначале последовательно, затем параллельно с целью оценить способность колонии микробов генерировать электричество, пропуская ток через себя.
В журнале «ES&T» («Наука и технологии для окружающей среды») опубликованы результаты экспериментов, в результате которых была получена удельная мощность топливного элемента 258 Вт/куб.м, максимальное напряжение 2,02В, наибольший ток при параллельной схеме подключения 0,255А. Важное значение в достижении параметров принадлежало удачно подобранному материалу электродов.
Ученые исследовали бактерии нескольких видов. И главным открытием, полученным в результате 200 дневного эксперимента, были изменения, произошедшие в микробном сообществе, пребывающем внутри установки. В борьбе за питание бактерии вида Brevibacillus agri победили прочие микроорганизмы и, оказавшись самыми продуктивными в выработке электричества, вытеснили бактерии вида Shewanella и Geobacter.
Унитаз-электростанция
Унитаз-электростанция – разработка ученых из (Pennsylvania State University) университета Пенсильвании. Электричество возникает в результате разложения органических отходов. Бактерии из сточных вод утилизируют органику, выделяя при этом углекислый газ. В происходящих химических реакциях электроны переходят с одного атома на другой. Ученым удалось «перехватить» их и заставить двигаться по внешней цепи.
Устройство представляет собой трубу из пластмассы. Её диаметр6,5 см, длина15 см. В трубе находятся 8 периферийных графитовых стержней-электродов и 1 центральный электрод, изготовленный из графита, пластика и платины. При прокачке нечистот через трубу в цепи между электродами возникает электрический ток. В первых экспериментах мощность достигла нескольких милливатт. Однако, по словам одного из авторов проекта Брюс Логана, повышение мощности возможно, и вскоре установка будет питать лампочки, при этом значительно очищая сточные воды посредством бактерий.