Прототип микробного топливного элемента удалил 99,99% хлорамфеникола из стоков и дал перекись водорода

Исследователи из Индии создали прототип микробного топливного элемента с одним безбиндерным электродом: он очищает городские сточные воды, разлагает антибиотик хлорамфеникол и производит перекись водорода, сообщает Interesting Engineering. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗ В испытаниях на сырых стоках с добавкой 50 миллиграммов хлорамфеникола на литр элемент удалил 99,99% антибиотика и снизил химическое потребление кислорода на 94%. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Сточные воды содержат органические вещества и стойкие фармацевтические загрязнители, такие как хлорамфеникол, которые очистные сооружения не разрушают. В микробном топливном элементе бактерии переваривают органические отходы и отдают электроны в систему. Обычно эти электроны соединяются с кислородом на втором электроде и образуют обычную воду. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Конструкция электрода и путь реакции

Второй электрод команда изготовила из углеродных нановолокон с вершинами из железа и оксида никеля на гибкой углеродной ткани, без связующего. По словам исследователей, такая конструкция направляет электроны по более короткому двухэлектронному пути, на котором восстановление останавливается на полпути. В результате элемент синтезирует не воду, а перекись водорода. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Перекись водорода — окисляющий и дезинфицирующий агент, который применяют в здравоохранении, природоохранной деятельности, бытовой уборке и промышленности. Авторы отмечают, что такой путь позволяет обойтись без энергоёмких традиционных методов производства. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Результаты и нерешённые вопросы

Помимо удаления антибиотика и снижения химического потребления кислорода, система выработала 0,74 мМ перекиси водорода. Она также поддерживала стабильный электрический ток и потенциал разомкнутой цепи выше 0,6 В. Показатели очистки обеспечивали бактерии, переваривающие органические отходы; они намного превзошли пассивные контрольные опыты. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Ограничения остаются. Выходная мощность невелика, как обычно у лабораторных микробных топливных элементов, а лабораторная ячейка обрабатывала лишь 250 миллилитров на камеру. Команда продолжает изучать токсичность продуктов распада антибиотика. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗

Долговечность — ещё один вопрос для вершин из оксидов металлов при непрерывной очистке стоков. Сырые стоки содержат агрессивные соединения и плотные биологические наросты, которые со временем могут блокировать активные центры катализатора. Результаты опубликованы в Journal of Power Sources. interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗