Một tỷ người trên thế giới đang sống trong cảnh không có điện, trong khi nguồn cung dầu và than dần cạn kiệt. Theo giới khoa học, một trong những giải pháp nhằm tìm nguồn năng lượng bền vững hơn và có thể tái sinh là tạo ra điện năng từ... nước tiểu.
Hệ thống hiệu quả
Năm 2013, một nhóm nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm robot học Bistol (Anh) đã chứng minh rằng có thể sạc pin điện thoại di động bằng... nước tiểu người, với một thiết bị gọi là pin nhiên liệu vi khuẩn (MFC). Sau khi được sạc bằng loại pin đặc biệt này, chiếc điện thoại có thể dùng để nhắn tin, lướt web và thực hiện các cuộc gọi ngắn. Trong tương lai, giới nghiên cứu cho rằng MFC có thể cung cấp năng lượng cho cả một tòa nhà, thậm chí cả một ngôi làng nằm ngoài vùng điện lưới.
|
Sạc pin điện thoại bằng điện sản xuất từ nước tiểu. |
Pin nhiên liệu vi khuẩn là một hệ thống chuyển đổi năng lượng, sử dụng vi khuẩn trong tự nhiên để phân hủy các chất hữu cơ và tạo ra các điện tử. Các điện tử này sau đó được chuyển đổi thành điện năng. MFC là một hệ thống tự hồi phục vì khi vi khuẩn phân hủy càng nhiều nước tiểu thì hệ thống càng tạo được nhiều điện năng.
Ioannis Ieropoulos và nhóm của ông đã nghiên cứu công nghệ này từ năm 2002. Trong khi các nhà khoa học khác tìm cách nâng cao hiệu quả của từng cục pin để chúng tạo được nhiều điện tử hơn, thì nhóm của eropoulos lại pin nhiên liệu sao cho nó có kích thước nhỏ gọn rồi đặt nhiều pin vào một hệ thống nhằm tạo ra nhiều điện tử hơn.
MFC hứa hẹn nhiều triển vọng vì nó là một trong những hệ thống biến đổi chất thải thành năng lượng hiệu quả nhất, có khả năng thu giữ tới 85% năng lượng trong chất thải.
Thách thức về chi phí
Ngoài hiệu quả cao, giải pháp sản xuất điện từ nước tiểu xem ra có nguồn đầu vào rất lớn. Trái đất có hơn 7 tỷ người, thải ra trung bình 10,5 tỷ lít nước tiểu/ngày - tương đương 4.200 bể bơi tiêu chuẩn Olympic. Tuy nhiên, thách thức lại nằm ở chi phí, quy mô và sản lượng.
Hệ thống MFC có thể được ứng dụng trong các nhà máy xử lý nước thải, giúp tiết kiệm được một khoản tiền khổng lồ do không phải mua điện để vận hành. Nhà máy sẽ ứng dụng MFC để tạo năng lượng một cách hiệu quả trong quá trình xử lý nước tiểu, rồi năng lượng này lại được dùng cho hệ thống máy móc xử lý của nhà máy.
Tuy nhiên, nếu dùng cho hộ gia đình hay văn phòng, lượng nước tiểu lại không đủ để sản xuất điện đủ cho nhu cầu. Còn với những nơi không có hệ thống công nghiệp lớn nhưng lại cần cả năng lượng và nước sạch, vấn đề lại nan giải hơn.
Theo ông Korneel Rabaey, Chủ tịch Hiệp hội Công nghệ và Điện hóa học Vi khuẩn Thế giới, giải pháp MFC có thể đáp ứng được cả nhu cầu về năng lượng và nước cho các vùng này, nhưng thách thức là làm thế nào để chi phi phải thật thấp.
Theo tính toán, nếu một hệ thống MFC đựng trong hộp dung tích 1 m3 được lắp đặt tại một ngôi làng 2.500 người và toàn bộ lượng nước tiểu của cả làng liên tục được cung cấp đến chiếc hộp, nó có thể tạo ra một dòng điện liên tục khoảng 500 wat. Lượng điện năng này tương đương 12 kilowat giờ/ngày, chỉ đủ để chạy một bóng đèn 50 watt trong 240 giờ. Trong khi đó, hiện nay, hệ thống MFC này có giá khá cao, từ 5.000 đến 10.000 USD.
Mặc dù khá cao nhưng MFC bền một cách ngạc nhiên vì các sinh vật trong hệ thống tự tái sinh. Chừng nào còn có nước tiểu thì chừng đó hệ thống còn hoạt động được. Các tấm năng lượng mặt trời cung cấp được nhiều điện hơn với cùng chi phí nhưng lại không bền, vả lại chúng lại không thể làm sạch nước thải.
Thách thức về chi phí đang được Phòng thí nghiệm robot học Bristol nghiên cứu cách giải quyết, sao cho có thể xây dựng hệ thống MFC bằng các nguyên vật liệu sẵn có tại bất kỳ nơi nào trên thế giới. Ông Ieropoulos nói: “Chúng ta không thể quảng bá một công nghệ không khả thi để áp dụng ở các nước nghèo. Công nghệ đó phải đơn giản, mạnh mẽ và bền lâu”.
Thùy Dương