2025 m. birželio 26 d. ketvirtadienis, 11:35:50
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
2025-06-26 09:29
Aplinkos projektų valdymo agentūra (APVA) primena apie galimybę gyventojams, turintiems ne miško paskirties žemės sklypus, gauti paramą sklype augančių medžių savaiminukų išsaugojimui bei įtraukimui į miško žemės apskaitą. Dėl didelio susidomėjimo kvietimas pratęstas iki kitų metų kovo.
nuotrauka
2025-06-25 09:31
Vykdant magistralinio kelio A14 Vilnius-Utena ruožo nuo 64,332 iki 93,726 km kapitalinį remontą, po gausesnių kritulių kelyje A14 Vilnius-Utena, ruože nuo Molėtų iki Utenos, šlaituose susidarė išplovos.
nuotrauka
2025-06-12 09:27
Šiandien Lietuvos Aukščiausiasis Teismas (LAT) kasacine tvarka išnagrinėjo baudžiamąją bylą ir atmetė nuteistųjų G. M., M. K., juridinio asmens bei jų gynėjų skundus. Patvirtinta, kad žemesnės instancijos teismų sprendimai dėl kaltinamųjų nuteisimo yra teisėti ir pagrįsti. Byloje nustatyta, kad bend...
nuotrauka
2025-06-11 15:09
Nekilnojamojo turto plėtros bendrovė „Darnu Group“, kartu su Lietuvos hidrobiologų ir narų komanda, šiemet pradeda Neries vagos valymo darbus nuo šiukšlių Vilniaus miesto ribose. Upės tvarkymas apims ruožą nuo Baltojo tilto iki Lazdynų mikrorajono. Pirmieji 8 kilometrai – didesnio įsipareigojimo pra...
nuotrauka
2025-06-11 13:01
Sostinės žalia teritorija vakarinėje Karoliniškių dalyje netoli Kaklaraiščių tilto, prie Sietyno ir V. Maciulevičiaus gatvių, atgims kaip nauja viešoji erdvė, skirta vaikų edukacijai ir gyventojų poilsiui. Vilniaus miesto savivaldybė išdavė statybą leidžiantį dokumentą šios teritorijos sutvarkymui p...
nuotrauka
2025-06-11 09:13
Šiemet gegužę Aplinkos apsaugos departamento pareigūnai vykdė švietėjiškas ir prevencines išvykas į statybvietes. Drauge su Valstybinės darbo inspekcijos Panevėžio skyriaus darbuotojais Ukmergėje, Molėtuose, Anykščiuose ir Panevėžyje vykdytų išvykų tikslas – sumažinti netinkamą statybinių atliekų tv...
nuotrauka
2025-06-05 09:43
Kasmet birželio 5 d. minima pasaulinė aplinkosaugos diena suburia milijonus žmonių visame pasaulyje bendrai misijai saugoti ir atkurti mūsų planetą. Aplinkos saugojimą ir tausojimą, kaip vieną esminių šalies tvarios plėtros dedamųjų, išskiria bene penktadalis (18 proc.) šalies gyventojų, rodo „Lietu...
nuotrauka
2025-05-30 14:36
Įsivaizduokite kiemą, kurio priežiūra nereikalauja nei daug laiko, nei fizinių pastangų. Sodo traktoriukai pakeis jūsų požiūrį į vejos tvarkymą – tai gali tapti malonia jūsų kasdienybės dalimi, o ne varginančia pareiga. Jie skirti ne tik greitai bei tiksliai nupjauti veją, bet ir atlikti kitus sodo ...
nuotrauka
2025-05-30 09:38
Kaune iškratytas plastiko konteineris – ieškota teisingai išmestų atliekų, , o taip pat ir šiukšlių, kurių ten neturėtų būti. Vieša akcija Kaune vyko antrą kartą, jos iniciatoriai – atliekų tvarkymo bendrovė „Kauno švara“ ir pakuočių atliekų tvarkymo organizacija „Žaliasis taškas“. Parodomojo atliek...
nuotrauka
2025-05-30 09:18
Klaipėdos mieste jau įsibėgėjo antrasis miesto bičių „darbo sezonas“. Ant įmonės „Aros Marine“ stogo įrengtuose aviliuose gyvenančios bitės darbuojasi miesto parkuose bei gėlynuose. Klaipėda puikiai tinka miesto bitininkystei – tvirtina „Aros Marine“ žmonių ir organizacinės kultūros departamento vad...
nuotrauka
2025-05-29 14:31
Danės upės šlaito ties Botanikos sodu sutvirtinimo darbai artėja pabaigos link. Jau įrengta laikančioji atraminės sienos konstrukcija iš plieninių polių, jos viršuje išbetonuotas gelžbetoninis antstatas. Danės krantas šioje vietoje buvo stipriai paveiktas erozijos – krantą ardė tiek srovės, tiek pot...
nuotrauka
2025-05-24 09:41
​Nuo staigių liūčių iki ilgalaikių sausrų – tokios sąlygos kelia grėsmę ne tik miesto infrastruktūrai, bet ir individualiems namams, sodams bei ūkiams. ​Prognozuojama, kad iki 2050 m. potvynių rizika pasaulyje tik didės. Klimato kaitos keliami iššūkiai skatina ieškoti tokių sprendimų kaip vandens si...
nuotrauka
2025-05-23 12:15
Lietuvos statybininkų asociacijos (LSA) prezidentas Dalius Gedvilas dalyvavo kasmetinėje FIEC Annual Conference 2025, vykusioje Atėnuose, įspūdingame Stavros Niarchos Foundation kultūros centre. Šių metų konferencijos tema – atsparumas vandens išteklių iššūkiams – ypač aktuali šių dienų Europai.
nuotrauka
2025-05-20 12:49
Šių metų balandį, vykdant Valstybinės aplinkos monitoringo programos numatytą pavasarinę karstinio regiono stebėseną, Biržų ir Pasvalio rajonuose nustatyti septyni nauji karstiniai reiškiniai. Tai mažiau nei 2024 m. rudenį (tada užfiksuota 16 naujų reiškinių), bet rezultatai išlieka reikšmingi, sako...
nuotrauka
2025-05-20 12:40
Aplinkos ministerijos specialistai praėjusią savaitę vandens tiekimo įmonių, jas vienijančių asociacijų ir savivaldybių atstovams pristatė praėjusių metų lapkritį priimtos Europos Parlamento ir Tarybos direktyvos dėl komunalinių nuotekų valymo naujos redakcijos reikalavimus.
nuotrauka
2025-05-16 15:17
Išmanūs namai neapsiriboja tik interjeru – didelis dėmesys šiandien skiriamas ir kiemo erdvės puoselėjimui. Dėl greito gyvenimo tempo daugelis ieško automatinių sprendimų, padedančių sukurti žaliuojančią ir gyvybingą aplinką. Juk kieme daug maloniau gerti kavą negu nuolat rūpintis augalais. Nuo darž...
nuotrauka
2025-05-15 15:50
Pavasaris jau įsibėgėjo – sodinimo sezono darbai vyksta pilnu tempu, tačiau daugelis vis dar ieško atsakymų: kur geriausia sodinti obelį, kokie augalai tinka prie takelio, ar verta rinktis tujas? Žaliosios erdvės prie namų tampa vis populiaresniu gyvenamosios aplinkos akcentu – ne tik dėl estetikos,...
nuotrauka
2025-05-12 15:24
Garsus kraštovaizdžio architektūros profesorius šį pavasarį lankosi Lietuvoje ir dėsto Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VILNIUS TECH) Kraštovaizdžio architektūros magistrantams. R. Holden šypsosi dalindamasis, kad jo pagrindinis tikslas – padėti studentams pamatyti galimybes: „Kraštovaizdži...
nuotrauka
2025-05-07 16:06
Prieš savaitę atliekų rūšiavimo gamykloje Vilniaus pakraštyje kilęs milžiniškas gaisras galėjo virsti rimta sistemine krize, tačiau ‚ gaisrą pavyko operatyviai likviduoti, o pačią sistemą bendromis pastangomis adaptuoti darbui naujoje situacijoje. Svarbiausia, kad nenukentėjo žmonės, o atliekų tvark...
nuotrauka
2025-04-29 11:37
Atliekų tvarkymo ar laikymo vietose kilę gaisrai mums primena apie rūšiavimo svarbą. Nors kol kas nėra nustatyta aiški sekmadienio Vilniaus regiono atliekų rūšiavimo gamyklos gaisro priežastis, Aplinkos ministerija atkreipia dėmesį į inicijuotus teisinius pokyčius, kurie sumažins tokių nelaimių tiki...

Statybunaujienos.lt » Aplinka