Как зажечь лампочку с помощью бутерброда

Через 20-30 лет произойдет новая технологическая революция, уверены участники премии «Глобальная энергия-2013». Подход к использованию энергии претерпит изменение и в идеологическом, и в технологическом плане, а в настоящее время активно развиваются экологические технологии. О том, как получить электроэнергию из мусора, рассказал молодой ученый, победитель конкурса «Энергия молодости» Андрей Шестаков.

В преддверии Петербургского международного экономического форума в Северной столице состоялся научный симпозиум «Энергия мысли» в рамках премии «Глобальная энергия». За кафедрой Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ"  успели постоять, как лауреаты премии - японский ученый Акира Йосина, создавший литий-ионные аккумуляторы, академик, президент РАН Владимир Фортов, занимающийся исследованием экстремальной энергетики, так и молодые ученые, ставшие участниками программы «Энергия молодости». Один из них - научный сотрудник лаборатории микробной биотехнологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Андрей Шестаков. Ему 35 лет, и он — самый старший участник исследования, которое проводит группа из 8 ученых в течение четырех лет. Тема научных изысканий — получение водорода при микробной конверсии органического сырья с использованием современных мембранных технологий.

Как рассказывает Шестаков, бактерии, которые производят водород, были открыты достаточно давно, находка московских ученых — это применение мембраны на границе жидкости, в которой находятся бактерии, и газа. «Идея очень простая. У нас есть микробы, находящиеся в жидкости, они поглощают органические отходы, затем вырабатывают водород и другие элементы. Как только водород накапливается, микробам становится плохо, они начинают плохо есть отходы. Поэтому нам очень важно этот водород быстро и эффективно оттуда убирать. Можно дожидаться, когда он соберется пузырьками и начнет выходить на поверхность в виде газа, но было бы здорово забирать водород сразу из жидкости». Исследователи из МГУ за время своих экспериментов нашли наилучшее микробное сообщество, которое при отсутствии мембраны вырабатывало 30% водорода и 70% других соединений — клостридии, целлюлозолитические бактерии, а также материал для мембраны, который эти самые бактерии в отличие от органических отходов не поедают, — поливинилтриметилсилан. «Водород — самая маленькая молекула, которая только есть, и эта мембрана работает как сито, которое не пропускает ничего, кроме водорода. Для этого, а также чтобы микробы не съели мембрану, подбирался специальный материал», - добавляет Андрей Шестаков.

При использовании чистого водорода в топливных элементах получается электроэнергия с очень высоким к.п.д., именно с этими целями исследователи кормят бактерии органикой. Шестаков и его команда создали специальную конструкцию, с помощью которой выделяемый микроорганизмами водород преобразуется в электричество. «У нас в лаборатории лампочка горит уже нескольких месяцев, мы лишь периодически подкармливаем бактерии. Микробные топливные элементы — очень популярная сейчас тема для исследования. Английские ученые создали робота, который питается за счет мух и яблок, но это все такой эпатаж для журналистов. Сейчас нужно доработать и оптимизировать работу микробной батарейки», - говорит Шестаков.

По словам ученого, для того, чтобы маленькая лампочка работала в течение двух дней, нужен один бутерброд либо порядка 10 литров канализационных отходов. Шестаков соглашается, что такой способ, конечно, не сможет обеспечить электроэнергией город, однако можно использовать его для экологической переработки органических отходов, которых, по статистике, для города-мегаполиса более 75% (бумага, пищевые отходы, дерево, текстиль). Теоретически такая технология может войти в повседневную жизнь через 15 лет, уверен Шестаков.

Сейчас же московские ученые продолжают исследования. 19 мая их бактерии вернулись из полета в космос на спутнике «БИОН М-1», где занимались поеданием салфеток. Исследователи изучают теперь их состояние после мощной радиационной нагрузки. Следующим этапом Шестаков видит исследование бактерий, которые напрямую вырабатывают электричество.

Изменения в ближайшие 20 - 30 лет в мире технологий видит и японский ученый Акира Йосина, получивший в этом году премию «Глобальная энергия» за выдающиеся заслуги в сфере энергетики. В 1981 году он изобрел литий-ионный аккумулятор и в 90-х вывел его на коммерческий рынок. Будущее Йосино видит в виде литий-ионных аккумуляторов на автомобилях и контактные зарядные устройства, расположенные на магистральных трассах.

Отметим, что премия «Глобальная энергия» вручается с 2003 года в России за выдающиеся научные исследования и научно-технические разработки в сфере энергетики. За это время ее получили известные российские ученые, такие как лауреат Нобелевской премии Жорес Алферов, академики Геннадий Месяц, Олег Фаворский, Филипп Рутберг. Лауреатами премии также становились ученые из США, Германии, Японии, Канады, Великобритании и Исландии. Премия учреждена в России НП "Глобальная энергия" при поддержке ведущих российских энергетических компаний — "Газпром", "Сургутнефтегаз" и "ФСК ЕЭС".

Ксения Клочкова, «Фонтанка.ру»