Биоэлектростанции уже не фантастика

Биотопливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов занимает заметное место среди альтернативных источников энергии. Одно из относительно новых направлений в этой области — технология биотопливных элементов (БТЭ).

В основе функционирования такого рода источников энергии лежат процессы биокаталитического окисления органических веществ и преобразование энергии микробного метаболизма в электрическую энергию. Оригинальную разработку в области микробных БТЭ показали нынешним летом на выставке НТТМ-2013 молодые учёные из Краснодара.

«Органическая молекула может быть окислена микроорганизмом до углекислого газа. При этом освобождаются электроны и протоны, — рассказывает один из разработчиков Александр Козицын. — Так, например, при окислении молекулы глюкозы может быть получено 24 электрона.
В живых организмах электроны проходят по цепочке ферментов, составляющих так называемую дыхательную цепь, что приводит к сопряжённому синтезу молекул АТФ. “Отработанные” электроны сбрасываются клеткой на внешний акцептор — молекулярный кислород, который, соединяясь с протонами, образует воду.

Природу здесь можно “обмануть”, предложив клетке вместо кислорода в качестве внешнего акцептора графитовый электрод. Он (как анод) напрямую или через переносчики-медиаторы принимает электроны. Освобождающиеся протоны из ёмкости с бактериями через специальную протонселективную мембрану перемещаются в смежный сосуд с катодом. В результате при замыкании цепи между электродами возникнет электрический ток, в который можно включить полезную нагрузку».

Электрический потенциал такой «биобатареи» составляет чуть более одного вольта. Но зато топливом в системе могут быть практически любые органические субстраты, в том числе и отходы, лишь бы они усваивались бактериями.

Микробные топливные элементы выступают здесь как устройства биологической очистки с одновременным извлечением энергии. Производительность такой технологии пока не велика, но её развитие уже идёт бурными темпами в странах Запада, Юго-Восточной Азии. В России работы по созданию биотопливных элементов проводятся в Московском, Тульском, Кубанском и других госуниверситетах.