2025 sausio 24 d. penktadienis, 1:02
Reklama  |  facebook

Buitinės nuotekos apšvies namus? Jaunieji lietuvių mokslininkai kuria revoliucingą technologiją

2023-10-10 14:12
Visi prausiamės, tuštinamės, plauname indus, skalbiame drabužius. O ką, jeigu tie nešvarumai taptų elektros energija? Šį klausimą kelia Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) Cheminės inžinerijos ir technologijų skyriaus doktorantas Kasparas Kižys, kuriam talkina to paties skyriaus doktorantė Pamela Rivera bei Lazerinių technologijų skyriaus doktorantas Romualdas Petkevičius.
nuotrauka
Kasparas Kižys, #hitEnergy nuotr.


Minimos įmonės
FTMC, Fizinių ir technologijos mokslų centras,
Jaunieji mokslininkai susibūrė į komandą #hitEnergy – ir jų idėją pradeda rimtai vertinti vis daugiau ekspertų. To įrodymas įvyko rugsėjo 22 d., kai komanda dalyvavo prestižiniame gyvybės mokslų renginyje „Life Sciences Baltics 2023“ ir laimėjo 1-ąją vietą startuolių konkurse „Startup Pitch Battle“. Tarptautinei komisijai papasakoję, kaip biokuro celės mūsų atliekas paverstų visiems prieinama elektra, FTMC doktorantai gavo 125 tūkst. eurų apdovanojimą savo sumanymui įgyvendinti.

Ši technologija žada sukelti tikrą perversmą nuotekų valymo sistemose – ir net pakeisti šilumines elektrines! 

Elektros gausime... nuleidę tualeto vandenį?

„Yra dalykas, kurį visi darome bent kartą į dieną – priklauso, kaip pasiseka. Mes kakojame“, – ant scenos savo pristatymą pradėjo FTMC doktorantė Pamela. Ir pateikė iškalbingus skaičius:

„Kiekvieną dieną Europos gyventojai kanalizacijos vamzdžiais nuleidžia 66 tūkstančių tonų kakučio, kurį būtų galima paversti 1,1 milijardo kilovatvalandžių! O tai prilygtų 110 milijonų litrų dyzelino arba 131 milijonų kilogramų anglies sąnaudų.“

„Bet čia buvo tik ledkalnio viršūnė. Mes neparodėm, kiek medžiagos ateitų iš fermų ir kitų vietų. Bet jau ir taip ši statistika įspūdingai skamba“, – sako K. Kižys.

Biokuro celė, paruošta eksperimentui. #hitEnergy nuotr.

Biokuro celė, paruošta eksperimentui. #hitEnergy nuotr.

#hitEnergy tikslas – nuotekas paversti į visiems prieinamą, švarią ir tvarią elektros energiją. Tam reikia „įdarbinti“ mieles, kurios valgytų mūsų atliekose esantį cukrų ir dėl to gamintų elektronus. Šitaip grybeliai dar ir vandenį valytų.

Todėl šiuo metu Kasparo komanda kuria ir tobulina bioceles, kurios padidina mielių aktyvumą. Šie prietaisai mažesni už pirštą, tačiau ambicijos – labai plačios.

„Miestai naudoja nuotekų valymo įrenginius, kaip ir vis daugiau privačių namų. Kad tie įrenginiai veiktų, reikalinga elektra. O jeigu mes įstatysime savo aparatus – nuotekų valymo įrenginys ne tik nebenaudos elektros, bet dar net ir pats ją gamins! Kodėl gi ne? Iškelkim utopinį klausimą – kodėl ateityje kanalizacijos vamzdynuose neįdiegus keleto mūsų elektrodų? Miestas šviestų non-stop. Technologijos pritaikymas prasidėtų miestuose, fermose, o vėliau, pamatytume, visame pasaulyje“, – svarsto idėjos autorius.

Chemikas neatmeta galimybės ir kitokiam biocelių panaudojimui: „Įsivaizduokime pagamintą specialų kubą, kurį išsinuomojam ir nuvažiuojam į gamtą. Pasiimame indą arba iškasame duobę, pridedame cukraus, įdedame ten kubą – ir jau turime rozetę gamtoje.“

O suvis geriausia būtų, jei ši technologija nukeliautų už Žemės ribų: „Visiems kosminiams įrenginiams reikia elektros. Jeigu yra žmonių, visada bus ir atliekų. O iš jų galime gaminti elektrą – Tarptautinėje kosminėje stotyje, Mėnulyje, Marse... Visur, kur tik veda vaizduotė.“

Kol kas #hitEnergy projektas yra pasiekęs vadinamąjį TLR 3 lygį. TLR (angl. Technology Readiness Levels) yra technologinės parengties lygiai, nusakantys, kokiame etape šiuo metu yra vystoma technologija. TLR 1 yra pradinė idėja, o aukščiausias – TLR 9 – lygis reiškia, kad produktas yra visiškai išbandytas, sukurtas ir parengtas pardavimui.

Pasak mokslininko, 125 tūkst. eurų prizas padės šoktelti į TLR 5: bus galima sukurti rimtą biocelių prototipą ir technologiją išbandyti nebe laboratorijoje, o realiomis sąlygomis. „Tai yra pirmoji investicija, reikės įdėti dar labai daug darbo. Bet matome, kad iki šiol viskas vyksta labai gerai. Tad ir pradėjom karksėti: duokit pinigų“, – juokiasi pašnekovas.

Elektrochemija su kvapu

„Tikrai nori, kad parodyčiau, kas viduje? Žinok, čia gali būti tokia smarvė, kokios gyvenime nesi užuodęs“, – FTMC Elektrocheminės medžiagotyros skyriaus laboratorijoje paskutinįkart įspėja Kasparas. Mokslininkas atidaro balto plastmasinio kibiro dangtį, viduje matosi tamsi masė. Tačiau jokio kvapo nejaučiu. „Vadinasi, gerai veikia traukos spinta“, – konstatuoja chemikas, turėdamas omenyje laboratorinį baldą-įrenginį, kuris tartum gartraukis virtuvėje įsiurbia nuodingus ar tiesiog dvokiančius garus. Šioje spintoje ir padėti kibirai su nuotekomis. Jų K. Kižys šiek tiek įpila į atskirą indą, įmerkia bioceles ir stebi rezultatus.

#hitEnergy nuotr.

#hitEnergy nuotr.

Kokia tai technologija ir kaip ji veikia? Tyrėjas paaiškina keletą esminių dalykų. Visose biologinėse atliekose (taigi, ir nuotekose su mūsų išmatomis) pilna įvairių cukrų – pavyzdžiui, sacharozės, gliukozės ar celiuliozės. O juos labai mėgsta mažyčiai grybeliai – mielės. FTMC komanda šiuo metu naudoja alaus mieles, nes jos lengvai prieinamos ir gan pigios: „Jos valgo cukrus ir gamina tam tikras medžiagas, vyksta biologiniai procesai. Kad juos paspartintume, mes mieles įdedame į bioceles ir naudojame tam tikrą cheminę medžiagą, kuri praplečia mielių sienelių, membranų, poras – tuomet mielės intensyviau paima gliukozę ir „išmeta į lauką“ kitas medžiagas. Šitaip mielės generuoja elektronus, kurie sukuria elektros srovę, ir turime akivaizdų įtampos pokytį, kurį rodo multimetras.

Jeigu nieko nevyktų, prietaisas rodytų nuo 0 iki 10 milivatų (mW) galią. Kai iš pradžių atlikom biocelių tyrimus gliukozės tirpale, gavome 60 mW kvadratiniam metrui rezultatą. O kai gliukozę pakeitėm nuotekomis, užfiksavom 180 mW kvadratiniam metrui. Taigi, trigubai daugiau elektros! Tai rodo, kad mūsų mielės tikrai valgo cukrus, esančius nuotekose, ir cheminę energiją verčia į elektros energiją.“

Kaip atrodo biocelė? Tai yra „sumuštinis“, sudarytas iš kelių komponentų. Pirmiausia, paimamas kelių centimetrų ilgio cilindro formos elektrodas, pagamintas iš metalo lydinio, grafito ar kitos medžiagos.

Elektrodais čia rūpinasi trečiasis #hitEnergy komandos narys dokt. Romualdas Petkevičius, pavyzdžiui, 3D spausdintuvu sukūrė metalo lydinio elektrodus, kurie sudaryti iš grotelių. Pasak K. Kižio, kitų tokių pasaulyje nerasi.

Taigi, turime elektrodą. Kas toliau? Jis uždengiamas (izoliuojamas) silikoniniu vamzdeliu, „plikas“ lieka tik elektrodo viršus. Ant jo vyks didžioji veiksmo dalis. „Ant paviršiaus uždedame tam tikro chemikalo, tuomet dar ant viršaus – drėgnų mielių ir galiausiai apvelkam membrana, kad mielės niekur nepabėgtų“, – pasakoja chemikas.

Kitas etapas – šitą „sumuštinį“ apvynioti tampriu plastiku, kuris tvirtai užsandarina medžiagas. Taip ir sukuriama biocelė – ji visiškai izoliuota išskyrus veiklųjį viršų (dabartinėmis sąlygomis tai yra 7 kvadratiniai milimetrai). Tokia biocelė apverčiama „žemyn galva“ ir įmerkiama į skystį. Kad elektra gamintųsi, reikia ir antro tokios paties elektrodo – tik bent dešimt kartų didesnio ir „pliko“, neapklijuoto. Prisiminkime chemijos pamokas apie anodą ir katodą: šiuo atveju biocelė yra anodas, iš kurios juda mielių gaminami elektronai, o didesnis elektrodas tampa katodu, kuris elektronus surenka ir „pristato“ prijungtam elektros prietaisui – multimetrui, lemputei ar pan. Kodėl katodas turi būti dešimtkart didesnis? Kad būtų lengviau surinkti elektronus.
Projekto komanda.
#hitEnergy nuotr. 

„Dabartinės mūsų biocelės plotas – 4 tūkstančiai kvadratinių milimetrų. Galutinis tikslas – pasiekti kvadratinius metrus! Tik tam reikia daug įdirbio ir naujų eksperimentų“, – teigia K. Kižys.

Idėja, nepalikusi abejingųjų

Kad įdirbis gali būti sėkmingas, tuo patikėjo „Life Sciences Baltics“ komisija, kuri startuolių konkurse FTMC mokslininkų komandai skyrė 1-ąją vietą. Tiesa, iš pradžių nebuvo viskas paprasta: tam, kad patektų į pagrindinę startuolių kovą „Startup Pitch Battle“, dieną prieš tai Kasparas su Pamela turėjo peržengti pirmąjį etapą, kuriame varžėsi septynios komandos.

Kai FTMC doktorantė pateikė #hitEnergy pristatymą, komisijos nariai pasakė: „Žiūrėkit, mes jus išrinkome laimėtojais, nes jūsų produktas nuostabus. Tačiau jo pristatymas šūdinas.“ Skamba dviprasmiškai šiame kontekste, bet jaunieji tyrėjai suprato, kad reikia pakeisti idėjos pateikimo formą. Laimei, tam padėjo renginio organizatoriai. „Mums davė mentorių. Girdėjau gandus, kad geriausią Europoje“, – šypsosi K. Kižys. Tai buvo M.Wallace Greenas, startuolių mentorius ir investuotojas. Jis patarė savo idėją pristatyti kuo paprasčiau, nes ji turi tokį didžiulį potencialą, kad laimėti konkursą bus vieni juokai.

K. Kižys teigia, kad jo komandos technologija šiuo metu yra pasiekusi didžiausią efektyvumą pasaulyje palyginus su kitais panašiais eksperimentais – tačiau tam, kad tai pradėtų veikti realiomis sąlygomis, laukia daug atkaklaus darbo. Tiek daug, kad Kasparo komanda pamažu pildosi:

„Dabar intensyviai ieškojau padavano, nes nebeturiu laiko sėdėti laboratorijoje, ypač, kai straipsnių terminai spaudžia... #hitEnergy idėja yra ir mano daktaro disertacijos tema. Esu surinkęs tiek daug informacijos, kad jos užteks keletui straipsnių. Tai labai plati tema.“
Statybunaujienos.lt



Aplinka

nuotrauka
2025-01-16 09:38
Klaipėdos apylinkės prokuratūra perdavė teismui baudžiamąją bylą, kurioje trys įmonės, jų vadovai ir kiti asmenys kaltinami dėl daugybės nusikalstamų veikų, susijusių su dokumentų klastojimu, sukčiavimu, kyšininkavimu, prekyba poveikiu ir nusikalstamu būdu gauto turto legalizavimu. Įtariama, kad dė...
nuotrauka
2025-01-13 18:12
Aplinkos apsaugos departamentas primena, kad iki š. m. vasario 15 d. privaloma pateikti mokesčio už aplinkos teršimą ir valstybinius gamtos išteklius deklaracijas ir sumokėti mokesčius už 2024 m. mokestinį laikotarpį. Kaip įprasta, mokesčio mokėtojai deklaracijas teikia ir sumoka deklaruotas mokesči...
nuotrauka
2025-01-08 08:35
2024-ieji Lietuvai tapo lemtingais metais, išryškinusiais klimato kaitos poveikį. Tai buvo šilčiausi metai per visą beveik 250 metų meteorologinių stebėjimų istoriją. Vidutinė metinė oro temperatūra pakilo iki 9,5 °C, net 2,1 °C viršydama daugiametį vidurkį. Beveik visi metų mėnesiai, išskyrus sausį...
nuotrauka
2025-01-07 12:53
Nors Vilniaus oro kokybė geresnė nei kitų didžiųjų Europos miestų, tačiau kai kuriuose sostinės mikrorajonuose kvėpuoti yra sunkiau. Pavyzdžiui, „Vilniaus plaučių" duomenys rodo, oro kokybė prasčiausia Vilkpėdėje ir Žemuosiuose Paneriuose – čia susikerta intensyvūs transporto srautai, o aktyvi pramo...
nuotrauka
2025-01-06 09:45
Trijų Karalių šventė tradiciškai laikoma diena, kai atsisveikiniama su Kalėdų ir Naujųjų metų simboliu – papuošta eglute. Aplinkos ministerija primena, kad šiuos medelius derėtų nupuošti ir pristatyti į miesto savivaldybės nurodytas eglučių surinkimo vietas arba į specialius Žaliųjų atliekų konteine...
nuotrauka
2024-12-31 13:10
Sutinkant Naujuosius metus vis dar įprasta susprogdinti daug įvairių pirotechninių gaminių, tačiau ši pramoga daro neigiamą poveikį ir žmonių sveikatai, ir aplinkai.
nuotrauka
2024-12-31 10:36
Statant europinio standarto greitojo geležinkelio – vieno svarbiausių strateginių projektų Lietuvoje ir Baltijos šalyse – „Rail Baltica“ liniją, daug dėmesio skiriama aplinkosaugai, bioįvairovės išsaugojimui, įskaitant buveinių atkūrimą bei žaliųjų koridorių suformavimą.
nuotrauka
2024-12-30 14:41
Prieš pat šv. Kalėdas, gruodžio 23 d. buvo sutvarkyta 1000-oji atliekomis užteršta teritorija, pažymėta Aplinkos apsaugos departamento sukurtame interaktyviajame žemėlapyje „Tvarkau Lietuvą“.
nuotrauka
2024-12-30 09:35
Aplinkos ministerija primena, kad nuo 2025 m. sausio 1 d. įsigalios Mokesčio už aplinkos teršimą įstatymo pakeitimai, pagal kuriuos mokesčio mokėtojai (gamintojai ir importuotojai) galės būti atleidžiami nuo mokesčio už aplinkos teršimą pakuočių atliekomis tik už tą kombinuotų, plastikinių, PET paku...
nuotrauka
2024-12-27 13:53
Nors šventės dar nesibaigia, bet jau verta pagalvoti, kur teks dėti po švenčių nupuoštą eglutę. Nuo sausio 4 d., vilniečiai jau galės nupuoštas eglutes nešti į artimiausią jų surinkimo vietą. Tokių aikštelių kasmet vis daugėja ir šiemet Vilniuje paruošta apie 115.
nuotrauka
2024-12-18 14:13
Kaune klestinti medicininio turizmo industrija toliau auga – numatoma, kad netrukus šalia jau veikiančios klinikos „Fi Clinica“ iškils naujas užsienio pacientams skirtas pastatas.
nuotrauka
2024-12-17 16:33
Nuo vakar Lietuvą siaubiantis gūsingas vėjas šalies gyventojams atnešė penkiaženklius nuostolius – padaryta žala gyvenamiesiems namams, automobiliams, ūkiniams pastatams bei kieme laikomam žmonių turtui. Vėjas kai kur pasiekė 28 m/s greitį. Meteorologams ir šiandien pranešant apie besitęsiančius iti...
nuotrauka
2024-12-17 08:05
Įmonė STEBULĖ – viena iš pirmaujančių želdynų priežiūros įmonių Lietuvoje, nuosekliai skatinanti tvarumą, estetiką ir bendruomeniškumą. Per 31-erius veiklos metus įmonė ne tik įsitvirtino rinkoje kaip patikimas partneris, bet ir pelnė visuomenės pasitikėjimą, kurdama projektus, kurie ne tik puošia m...
nuotrauka
2024-12-16 09:46
Vilniaus apygardos prokuratūra sureagavo į penktadienį, gruodžio 13 d. portale „15min“ pasirodžiusią publikaciją „Šiukšlių pogrindis: prieš dvejus metus 15min paviešinti aplinkos teršėjai tęsia juodus darbus“ patvirtino, kad dėl straipsnyje minimų nusikalstamų veikų ikiteisminis tyrimas buvo pradėta...
nuotrauka
2024-12-14 06:56
Vieni eglutę Kalėdoms perka supakuotą dėžėje prekybos centre, kiti – vazone, o treti ima kirvį į rankas ir leidžiasi į tobulos žaliaskarės paieškas netoliese esančiame miške. Pastarasis variantas Lietuvoje draudžiamas – už savavališką eglutės ar šakų kirtimą svetimame miške gali grėsti net 300 eurų ...
nuotrauka
2024-12-11 13:18
Statybų sektorius – vienas didžiausių aplinkos teršėjų: prie to prisideda ir naujų statybinių medžiagų gamyba, ir didžiulis atliekų kiekis, kuris neretai atsiduria sąvartynuose. Siekiant mažinti šį kiekį ir užtikrinti pakartotinį medžiagų panaudojimą, Vilniaus Gedimino technikos universitetas (VILNI...
nuotrauka
2024-12-10 07:10
Šiaulių rajone rugsėjo 24 d. oficialiai atidarytas modernus maisto ir virtuvės atliekų perdirbimo cechas, kurio tikslas – efektyviai mažinti atliekų kiekį sąvartynuose bei sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijas. Generalinis objekto rangovas – įmonė „RASEINIŲ STATYBA“, įrangą projektavo...
nuotrauka
2024-12-06 14:26
Aplinkos ministras pasirašė Priklausomųjų želdynų plotų normų tvarkos aprašą, kurio pakeitimai užtikrins sklandesnį, efektyvesnį ir šiuolaikiškesnį atskirųjų želdynų plotų normos apskaičiavimą ir pritaikymą. 
nuotrauka
2024-12-06 13:47
Klaipėdos miesto savivaldybė vis dar sulaukia dažnų pietinės miesto dalies gyventojų skundų dėl nemalonių kvapų. Šiais metais Savivaldybė per nepilnus tris mėnesius (rugpjūčio 1 d. – spalio 17 d.) gavo net 70 pranešimų apie nuolat jaučiamus nemalonius kvapus, kurie priskiriami nuotekų, fekalijų, mėš...
nuotrauka
2024-12-04 09:48
Kiekvienais metais kartu su artimaisiais džiaugdamiesi gražiausiomis žiemos šventėmis, į savo namus pakviečiame ir dar vieną ypatingą viešnią – tviskančią žaliaskarę. Pasiūla – kiekvieno poreikiams: namus dabinsime gyva ar dirbtine eglute, galbūt puošime žaliaskarės šaką ar vazone įsitaisiusią eglę....

Statybunaujienos.lt » Aplinka