微生物能从废水中获取能量.PDF

中国水利水电科学研究院主办 总第一百二十五期 2013 年第 6 期 主编：孟志敏 2013 年3 月22 日 责编：张诚 孟圆 储立名 彭爵宜 Tel E-mail ：internews@ 微生物能从废水中获取能量？ 从国外视角追击中国污染问题的关键因素； 旱情监测的又一利器—实时卫星； 洞悉：发电厂用了多少水？ 科学家调低风能估值 微生物能从废水中获取能量？ 在美国北卡罗来罗利市召开的纳州新视野学术会议 上，来自美国宾夕法尼亚州立大学的Bruce Logan 指出， 在美国，与水相关的基础设施至少消耗所有产生电能的 3-5%，大约20-30GW （十亿瓦特），等同于20 座核电站 的电力产能。现代技术需要消耗更多的能量，同时生产 饮用水和处理污水的能量消耗都在增加。他表明，“废水 中存在能量。”美国家用、食品加工和动物粪便废水中就 包含了17GW。而废水处理需要10GW 到20GW ，将近全部生产电力的1.5-5%，Logan 还 认为数据和估计值存在着差距。“废水中包含着几乎10 倍于用来处理它们的能量。”他指 出，问题是“我们正在浪费这些废水。” 如何抽取这些能量是Logan 研究的目标。他的问题是，自然界中能量生产方法是否能 够被工程过程模仿以重新获得废水中的能量？两种微生物有可能解决这一问题：产电菌 群，能够产生电流；电自养微生物，能够消耗电子产生氢和甲烷。Logan 已经在微生物燃 料电池中使用了产电菌群。他所制造的测试装置中没有活动部件，只有存在于废水中的细 菌。细菌聚集在阳极，氧化废水中的生物质能在阴极创造了电流。在网上可视的小型演示 中，细菌产生的能量已足够驱动一个风扇。此外，Logan 把反向电渗析法和微生物燃料电 池技术结合在一起，制造了反向电渗析法微生物燃料电池，这能产生更高的电压和更强的 功率。在没有化学添加剂协助的情况下，一旦这些试验能够按比例放大，微生物将能够解 决能源危机。污水处理设施将不是消耗电力资源，而是能使能量自给自足，甚至能为电网 贡献能量。 摘自：/cws/article/news/52540 1 第二版 专题报道 科学家调低风能估值 美国科学家指出：以往世界潜在风能资源估计值可能夸大了 10 倍。原因是以往的 评估忽略了一旦风力涡轮机提取了一些风能之后风速将会下降。哈佛大学的David Keith 说，“风能仍然是最大规模的可再生能源，但是我们建议在利用规模上如超过太瓦（TW ） 时需要注意其极限及对气候的影响。”Keith 与北卡罗来纳大学的Amanda Adams 合作， 在中等尺度的模型 WRF-ARW 中应用了为此开发的风力涡轮机阵列大气效应的参数化 2 模型。当涡轮机阵列为2.7 ，30 （或者面积为270 × 103 km ）时的模拟结果发现，即使 涡轮机密度增加，风能功率会在0.5 到 1 W/ m2 间达到饱和。 在一次模拟中Keith 发现试验数据 和全球气候模型的必威体育精装版风能估算值有 着很好的关联性。早期的全球风能容量 评估，范围从56 TW 到400 TW ，只是 简单的把局部最佳风能估值相加。通过 忽略区域风的风力涡轮机阻力效果，这 些早期的评估假设大面积区域风能功 率能达到2-7 W/m2 （瓦每平米）。但是 Adams 和 Keith 的模拟结果显示，当 2 风电场面积大于100 km 时，风能功率