在湯森路透日前發(fā)布的《2014世界最具影響力的科研精英》報告中，現(xiàn)任職于浙江大學(xué)能源工程學(xué)院的著名科學(xué)家成少安入選環(huán)境與生態(tài)學(xué)科的“高被引科學(xué)家”。成少安的實驗室里，成千上萬受了“馴化”的細(xì)菌正在利用污水進行發(fā)電，這是全球科學(xué)家的研究熱點之一。也許不久的將來，處理污水將有一個更酷的選項—發(fā)電！河南水處理公司小編為您摘記分享：
變電池 
    成少安的實驗室擺放著幾十個比火柴盒略大的透明“盒子”，這便是細(xì)菌電池的原型。仔細(xì)看，盒子上方有兩個小孔，一個孔注入污水，一個孔則排出被細(xì)菌“消化”過后變清的水。盒子的兩側(cè)是兩塊圓形的材料，一個是陰極，一個是陽極。細(xì)菌在陽極表面生長，靠消耗廢水中的有機物新陳代謝，產(chǎn)生的電子則傳遞到電極上。在上面加一個載荷，就形成了電流。成少安解釋說：“細(xì)菌經(jīng)過‘馴化’，就能持續(xù)地消耗廢水中的有機物，既清潔了廢水，又能發(fā)電。而且對環(huán)境來說‘零負(fù)擔(dān)’?！?nbsp;
   實際上，人類很早就發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌發(fā)電的原理。1910年，英國植物學(xué)家馬克·皮特以鉑作電極，放入大腸桿菌的溶液里，竟測到了微弱的電流，這便是全世界第一“塊”細(xì)菌電池。 
科學(xué)家很快認(rèn)識到，電流來自細(xì)菌體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)生的電子。但是，細(xì)菌電池電量十分微弱。如何讓細(xì)菌體內(nèi)的電子盡可能多地跑到電極上去，這個問題長期找不到理想的答案。開發(fā)細(xì)菌電池成為一項“孤獨的研究”。 
    成少安在美國賓夕法尼亞州州立大學(xué)期間參與的科研團隊聚焦在這項研究上，并相信其具有廣闊應(yīng)用前景，提出了利用細(xì)菌電池原理，用廢水發(fā)電的設(shè)想。 
課題組從污水處理站取來污水，成少安負(fù)責(zé)實驗裝置的搭建和電極材料的研發(fā)。“在最初的可行性驗證階段，電量只有幾毫瓦，但我看到渾濁的廢水慢慢變得清澈，說明細(xì)菌在工作啦！”成少安說，那是細(xì)菌第一次帶給他“感動與信心”。 
通過科學(xué)家的不斷開掘，現(xiàn)在，細(xì)菌電池每平方米電極材料產(chǎn)生電量已達(dá)數(shù)千毫瓦，提高了5個數(shù)量級。“當(dāng)發(fā)電量噌噌噌往上漲，越來越多的科學(xué)家看到了細(xì)菌燃料電池的曙光。2005年前后，這一領(lǐng)域的研究熱度在全世界延伸開來。” 
巧建“發(fā)電廠” 
     細(xì)菌電池的難點之一，是讓盡可能多的微生物附著在電極的表面，而不是在污水中自由游泳?！拔覀円o細(xì)菌一個舒適的環(huán)境，讓它們高效工作?！庇谑?，電極材料的研發(fā)就成為一個重要攻關(guān)方向。 
    成少安在賓州州立大學(xué)微生物電化學(xué)實驗室工作時，發(fā)明了碳纖維陽極。從微觀看，這些碳纖維的表面非常粗糙，形成了廣闊的表面積，可供許多細(xì)菌棲息。陰極也是一個巧妙的設(shè)計：既可以滴水不漏，而空氣則可來去無阻，自由流通，提供好氧細(xì)菌所需的氧氣。這項“空氣陰極”技術(shù)的相關(guān)論文，被美國電化學(xué)通訊雜志評為該雜志最有影響的論文之一。這些實驗裝置和材料，也被全世界很多實驗室所沿用。 
“細(xì)菌比我們想象的聰明得多。”成少安說，隨著研究的深入，生命世界的奇妙帶給了他很多的樂趣。比如，一開始課題組用一層薄膜把污水中的細(xì)菌分成厭氧、好氧兩個“房間”，但“墻壁”會令電池內(nèi)部的電阻增大，影響發(fā)電效率。拆掉“墻壁”會怎樣呢？課題組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌進入反應(yīng)器一段時間之后，無需人為干預(yù)，就會自動“站隊”，形成兩個區(qū)域，好氧的細(xì)菌緊貼在空氣陰極一側(cè)，而厭氧的細(xì)菌則舒舒服服地附著在另一頭的碳材料陽極上工作?！斑@樣，我們的反應(yīng)結(jié)構(gòu)就可以簡化不少！” 
治污前景廣 
    目前被廣泛應(yīng)用的廢水處理技術(shù)本身是以消耗電能為代價的?？茖W(xué)家認(rèn)為，細(xì)菌發(fā)電的技術(shù)一旦成熟走向應(yīng)用，將改寫這種局面。 
成少安說，就世界來看，當(dāng)前的水污染處理成本所消耗的能源占到了總發(fā)電量的3%至4%。在我國，這個量就是1600億度電，相當(dāng)于5000萬噸標(biāo)煤。 
“垃圾是放錯地方的資源。”成少安說，“我們通過計算得出，一個10萬人小城市的生活產(chǎn)生的污水用來發(fā)電的話，可以供給一千戶人家的用電量?！?nbsp;
    這項技術(shù)擁有廣闊的應(yīng)用前景。比如太空飛船上可以利用細(xì)菌來把尿液等轉(zhuǎn)變成可飲用的水，海洋中的潛水艇也是一樣道理。因為這是用一個高效低成本的方法解決能源問題的路徑之一。 
成少安表示，要讓細(xì)菌發(fā)電技術(shù)走出實驗室，還需要不同領(lǐng)域科學(xué)家的共同努力。生物學(xué)背景的科學(xué)家從微生物角度去研究，有望通過基因改造，帶來產(chǎn)電活性更高的細(xì)菌類型。而從工程材料的角度，可以去研究怎樣的電極材料才能產(chǎn)生更大的功率。

注：以上內(nèi)容有洛陽杰邦水處理有限公司提供，詳情登陸地址http://www.warrenvillepainter.com