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Traduzione a cura di Denis Gobbi 

Degli ingegneri della Oregon State University hanno compiuto un notevole passo in avanti nelle prestazioni relative alle cellule di combustibile microbiche in grado di produrre elettricità direttamente dalle acque di scarico, aprendo la porta ad un futuro dove gli impianti di trattamento dei rifiuti non solo si autoalimenteranno, ma venderanno anche l’energia in eccesso.

Hong Liu,un’ingegnere della Oregon State University, ha sviluppato nuovi metodi molto più efficienti per il trattamento delle acque reflue e la generazione di energia da quest’ultime.

La nuova tecnologia sviluppata alla OSU può produrre ora da 10 a 50 volte l’elettricità per volume di altre celle simili attualmente in sviluppo, in alcuni casi anche 100 volte tanto.

I ricercatori hanno dichiarato che ciò potrebbe cambiare il modo in cui le acque reflue vengono trattate in tutto il mondo, sostituendo il sistema dei “fanghi attivi” correntemente in uso in tutto il mondo da più di un secolo. Il nuovo approccio potrebbe effettivamente generare molta elettricità ed in contemporanea pulire le acque reflue.

Le scoperte sono state pubblicate su “Energy and Environmental Science” un giornale professionale fondato dalla National Science Foundation.

“Se questa tecnologia funzionerà su scala commerciale nella maniera che pensiamo possa fare, il trattamento delle acque nere potrebbe essere una grande fonte di energia, e non una grande consumatrice come lo è ora.” Ha detto Hong Liu, un professore associato al Dipartimento di Ingegneria Biologica ed Ecologica della OSU. “Questo potrebbe avere un impatto in tutto il mondo, facendo risparmiare molti soldie  provvedendo ad un migliore trattamento di queste acque oltre che a promuovere l’energia sostenibile.” Gli esperti stimano che attualmente ben il 3% di tutta l’energia consumata negli Stati Uniti sia dovuta agli impianti che attualmente trattano questi rifiuti, e la maggior parte dell’energia che usano è prodotta da combustibili fossili e ciò contribuisce al riscaldamento globale.

Ma le caratteristiche biodegradabili delle acque reflue, se sfruttate al loro massimo potenziale, potrebbe teoricamente fornire più e più volte l’energia che attualmente consumano gli impianti oggi, senza provocare ulteriori emissioni.

I ricercatori della OSU hanno riportato diversi anni fà le promesse di questa tecnologia, ma a quel tempo il sistema produceva ancora una quantità d’energia irrisoria. Con i nuovi prototipi — ridotto spazio tra anodo/catodo, microbi evoluti e migliori materiali per i separatori — la tecnologia può ora produrre più di 2KW per metro cubo di liquido impiegato nel reattore. Questo ammontare di densità energetica eccede di gran lunga qualsiasi altro sistema simile visto in precedenza.

Il sistema funziona anche meglio di un altro sistema usato per ricavare energia da queste acque, basato sulla digestione anaerobica di alcuni batteri che producono metano. Questa nuova tecnologia permette infatti non solo di avere più efficienza ma di non rappresentare come questa concorrente un possibile impatto ulteriore sull’ambiente, come la produzione non voluta di solfuro di idrogeno o possibili perdite di metano, un potente gas serra.

Il nuovo sistema è già stato testato su larga scala in laboratorio, ha detto Liu, ed il prossimo step sarà un progetto pilota. La ricerca dei fondi è già stata avviata. un buon candidato ha detto potrebbe essere un’industria alimentare, chepossiedono un flusso chiuso che produce costantemente alcuni tipi dia cque reflue che potrebbero generare ingenti quantità di energia. La ricerca continuerà e potrebbe anche trovare modi più ottimali per usare questi microbi, ridurre i costi materiali e migliorare l’usabilità di questa tecnologia su scala commerciale.

Quando ulteriori passi saranno compiuti per ridurre i costi materiali, i ricercatori stimano che i capitali richiesti per costruire i nuovi impianti sarà comparabile a quella richiesti per gli impianti correntemente in uso, ed anche più bassi considerando i costi ridotti di funzionamento e le possibili entrate in futuro derivanti dall’energia prodotta in eccesso.

Questa tecnologia pulisce i liquami con un approccio radicalmente differente da quello usato in passato.  I batteri ossidano la materia organica e, durante il processo, producono elettroni che corrono da un anodo ad un catodo all’interno della cella a combustibile, generando una corrente elettrica.  Quasi tutti i tipi di rifiuti organici possono essere usati per produrre energia in questo modo, non soloa cque reflue ma anche paglia, erba, rifiuti di origine animale o sottoprodotti di essi prodotti da industrie come quella del vino, della birra e quella lattiero/casearia.

Questa tecnologia inoltre potrebbe avere un valore aggiunto in quei paesi in via di sviluppo dove l’accesso all’energia elettrica è limitato e come risultato il trattamento dei rifiuti in luoghi remoti è molto difficile o impossibile.

L’abilità che i microbi hanno nel produrre elettricità è conosciuto da decadi, ma solo recentemente abbiamo sviluppato la tecnologia necessaria a rendere questa produzione conveniente per la sua applicazione su scala commerciale.

Fonti:  RSCPublishing

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Tradotto da Denis Gobbi

L’attuale crisi energetica globale richiede che la sostenibilità ora soppianti la necessità come la madre di tutte le invenzioni. Georgios Vatistas della Concordia University, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale, ha preso a cuore questa massima con la sua reinvenzione di un apparato base dell’industria: lo scambiatore di calore.

Utilizzato in ambienti commerciali su larga scala come ad esempio nei sistemi di refrigerazione, nelle centrali elettriche e nelle raffinerie di petrolio, gli scambiatori di calore sono macchine enormi che permettono il trasferimento di calore da un mezzo all’altro, al fine di regolare la temperatura dei processi industriali. Questo processo viene utilizzato su vastissima scala dall’industria moderna, e ciò si traduce in domande di energia enorme, cosi come sono enormi le pressioni esercitate sulle risorse ambientali.

Con la parte di ricerca del progetto ora completata, Vatistas ha grandi speranze che il suo progetto sarà accolta con entusiasmo dallo sviluppo industriale. “In definitiva,” dice, “questo scambiatore di calore avrà un ampio utilizzo in innumerevoli settori. Rispondendo alle esigenze industriali, con una soluzione più sostenibile, stiamo dimostrando che il futuro dell’ingegneria può essere un verde.”

L’innovazione dietro all’esclusivo progetto proviene da oltre due decenni di ricerche sui flussi di vortice. “Crescendo nel sud della costiera in Grecia”, ricorda Vatistas, “Ho imparato acquisire familiarità con il concetto di vortici in tenera età quando i miei anziani mi mettevano in guardia sui pericoli del nuotare vicino ai gorghi!” Questo fascino giovanile si è evoluto poi nella passione per la ricerca. Vatistas ha svolto un lavoro teorico avanzato sul modo in cui vortici alterano il flusso di sostanze fluide come l’aria o acqua. In seguito ha continuato a guadagnare fama internazionale per aver dimostrato io teorema sulla stabilità degli anelli di vortice – vecchio di 125 anni- del vincitore del Premio Nobel JJ Thomson.

Ma è sul lato pratico delle cose il luogo in cui il lavoro di Vatistas risuona decisamente in maniera più forte. Quando Vatistas si rese conto che il flusso vorticoso poteva aumentare notevolmente l’efficienza del trasferimento di scambio termico, l’applicazione commerciale della sua ricerca divenne presto evidente. Ha poi collaborato con Gestion Valéo per studiare nuovi modelli di scambiatori di calore e ha ricevuto un prestigiosa borsa di studio: L'”Idea per l’innovazione”  del Natural Sciences and Engineering Research Council a sostegno del suo lavoro.

Dottorando Mohamed Fayed (sfondo) e dottorato Georgios Vatistas con il nuovo prototipo di scambiatore di calore. | Foto di Concordia University

Dottorando Mohamed Fayed (sfondo) e dottorato Georgios Vatistas con il nuovo prototipo di scambiatore di calore. | Foto di Concordia University

Con la collaborazione del dottorando Mohammed Fayed e dei suoi compagni, Vatistas ha riprogettato questo dispositivo ampiamente diffuso fino alla produzione di un prototipo che è 40 volte più efficiente rispetto al modello tradizionale. Questa reinvenzione rappresenta enormi chance di risparmi energetici, minori costi operativi e possiede implicazioni industriali di vasta portata.

Fonte: physorg.com

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