2024 balandžio 29 d. pirmadienis, 17:12
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
2024-04-29 09:55
Pilaitėje vilniečiai jau penktą sezoną puoselėja „Idėjų lysvę", Sapiegų parke antakalniečiai šiuo metu turi ir lysvių lauke, ir ištisus metus veikiantį hidroponinį daržą. Morkos ir burokėliai auginami net Senamiestyje. Naujas bendruomenės daržas atsiras Verkiuose, o Naujininkuose, naujojoje Savivald...
nuotrauka
2024-04-26 13:11
Bendrosios gaisrinės saugos taisyklės papildytos nauju skyriumi „Pavojingųjų ir nepavojingųjų atliekų laikymas“, kuriuo reglamentuojamas atliekų tvarkymas. Šias taisykles patvirtino Priešgaisrinės apsaugos ir gelbėjimo departamento prie Vidaus reikalų ministerijos direktorius Saulius Greičius.
nuotrauka
2024-04-26 09:59
Nuo gegužės 1 d. dešimtyje populiariausių „Ignitis ON" elektromobilių įkrovimo vietų Vilniuje bus galima tikėtis įsikrauti elektromobilį dar greičiau ir patogiau. Tokia galimybė atsiras, nes bendrovės „Ignitis" valdomo didžiausio elektromobilių greitojo įkrovimo tinklas Lietuvoje „Ignitis ON" pradės...
nuotrauka
2024-04-26 09:33
Startuoliai ir inovatyvūs verslai gali reikšmingai prisidėti sprendžiant aktualius viešojo sektoriaus iššūkius Europoje. Balandžio 24 d. Vilniuje vykusiame projekto „GovTech4All“ „DemoDay“ renginyje 6 Europos miestų savivaldybių atstovai pristatė savo specifinius su energiniu efektyvumu ir klimato k...
nuotrauka
2024-04-25 07:17
Prognozuojama, kad iki šio šimtmečio pabaigos daugės karščio bangų ir tropinių naktų, o šaltų dienų sumažės. Numatoma, kad toliau didės ir bendras metinis kritulių kiekis nuo dabartinių 684 mm – 42-98 mm, ypač žiemos sezonu. Baltijos jūros lygio pakilimas svyruos nuo 22 cm iki 35 cm.
nuotrauka
2024-04-23 08:21
Vilniuje prie pat Vakarinio aplinkkelio, Girulių g. 23 sutvarkyta nauja viešoji erdvė. Joje įrengtas apšviestas pasivaikščiojimo takas su galimybe prisėsti ir pasigrožėti atsiveriančiais vaizdais, obelų sodas, sporto aikštelė.
nuotrauka
2024-04-23 08:03
Minint tarptautinę Motinos Žemės dieną, Turto bankas pristatė kasmetinę tvarumo ataskaitą. Kompleksiškai taikytos priemonės 2023 metais Turto bankui leido sumažinti suvartojamos energijos kiekį net 13 proc., o valdomo nekilnojamojo turto portfeliui CO2 emisiją – 12 proc. (t. y. 7,5 kg CO2 / m2), ly...
nuotrauka
2024-04-22 08:04
INSTITA įgyvendino dar vieną lietaus nuotekų kolektoriaus rekonstravimo ir lietaus nuotekų valymo įrenginių statybos projektą – vykdė II etapo darbus. Tai itin reikšminga veikla, kuri, užsakovo GRINDOS duomenimis, viršnorminę lietaus nuotekų taršą, lyginant su 2021-aisiais, sumažino net 60 proc. ir ...
nuotrauka
2024-04-18 09:52
Ryškiomis spalvomis pleškančios gėlės – vienas iš gražiausių ir pigiausių namų akcentų. Tai, kad šiemet daug namų balkonų, terasų ir sodų pražys įvairiais žiedais, rodo ir gėlių, sėklų pardavimo skaičiai, sako Gintarė Kitovė, prekybos tinklo „Iki“ komunikacijos vadovė. Tiesa, planuojant jomis dekoru...
nuotrauka
2024-04-17 14:26
Vilniaus paukštyno akcininkai patvirtino investicijų į poveikio aplinkai mažinimą planą. Šiam planui įgyvendinti įmonė skirs 852 tūkst. eurų. Skaičiuojama, kad įgyvendinus numatytas priemones Vilniaus rajone, Rudaminoje, veikiančiuose bendrovės objektuose kvapų sklaida gali mažėti 40 proc.
nuotrauka
2024-04-16 18:33
Balandžio 22d. startuoja kvietimas savivaldybių administracijoms teikti paraiškas suprojektuoti, suformuoti ir užregistruoti miestų miškų sklypus Nekilnojamojo turto registre. 2024 m. šiai priemonei įgyvendinti bus skiriama apie 47 tūkst. eur.
nuotrauka
2024-04-16 18:27
Žemės gelmėse slypi neišnaudotas potencialas, kurį galima paversti energijos šaltiniu. Bendradarbiaujant su tarptautinėmis įmonėmis, KTU „M-Lab“ įsikūręs „Geoenergy Lab“ paramos būdu gavo beveik 3 mln. eurų vertės programinę įrangą, leidžiančią efektyviai modeliuoti žemės gelmių reiškinius. Tai svar...
nuotrauka
2024-04-15 15:30
Lietuvos apeliacinis teismas konstatavo, kad nekokybiškus konteinerius įrengusios bendrovės VšĮ Šiaulių regiono atliekų tvarkymo centrui (ŠRATC) turės atlyginti daugiau nei 445 tūkst. eurų žalą.
nuotrauka
2024-04-12 13:47
Tarptautinė žaliosios energetikos bendrovė „Ignitis renewables" veikla rodo ryžtą tausoti aplinką. Prisijungusi prie ekspedicijos „Išsaugokime Baltiją", įmonė savo aplinkosauginių iniciatyvų sąrašą papildė dar viena svarbia priemone. Pasak įmonės atstovų, šis žingsnis taps dar vienu būdu užtikrinti,...
nuotrauka
2024-04-12 13:21
Sakoma, kad svarbiausias kriterijus renkantis būstą yra vieta. Tačiau šiemet Lietuvoje atliktas tyrimas atskleidė, kad kone pusė (48 proc.) šalies gyventojų kaip prioritetą nurodo būsto energinį efektyvumą. Tiesa, trečdalis apklaustųjų pripažino, kad nėra svarstę apie investicijas, kurios padėtų pag...
nuotrauka
2024-04-11 10:29
„Orientuokimės į tai, kad mūsų vaikai neprisimintų tokio reiškinio kaip sąvartynas. Į Europos Sąjungą prieš 20 metų Lietuva įstojo prižiūrėdama šalyje 850 sąvartynų, šiuo metu yra tik 11 jų, o ateityje jų turėtų iš viso nebelikti“, – teigė pranešime cituojamas aplinkos ministras Simonas Gentvilas tr...
nuotrauka
2024-04-10 14:51
Augant statybų apimtims, auga ir atliekų kalnai – statybų aikštelėse, kaip pastebi atliekų tvarkytojai, ypač daugėja plastiko pakuočių. Nors daliai statytojų atliekų rūšiavimas vis dar – papildomas rūpestis, iš tiesų tai – ne tik tvarus, bet ir ekonomiškai naudingas sprendimas. Tiesa, planuojantys s...
nuotrauka
2024-04-09 10:43
Specialiųjų tyrimų tarnyba (STT), Seimo Aplinkos apsaugos komiteto prašymu, atliko Aplinkos apsaugos įstatymo pakeitimo ir Aplinkos oro apsaugos įstatymo pakeitimo ir papildymo įstatymo projektų antikorupcinį vertinimą. STT dėl šių projektų Seimo Aplinkos apsaugos komitetui pateikė 7 antikorupcines ...
nuotrauka
2024-04-05 09:39
Turto bankas atidarė saulės parkus, kurie elektra aprūpina įmonės valdomus visuomeninės paskirties pastatus. Skaičiuojama, kad 2,21 MW suminės galios saulės parkai per 25 metų eksploatacijos laikotarpį CO2 emisiją sumažins kone 7 tūkst. tonų ir padengs didžiąją dalį elektros energijos poreikio pasta...
nuotrauka
2024-04-04 17:36
Alytaus miesto savivaldybės administracija ir Suvalkų miesto savivaldybė kartu įgyvendins Žaliosios infrastruktūros gerinimo pasienio regiono miestų teritorijose projektą „The Gardens“, iš dalies finansuojamą Europos Sąjungos.

Statybunaujienos.lt » Aplinka

nuotrauka

INSTITA dalyvavo infrastruktūros projekte, kuris keičia sostinės nekilnojamojo turto vystymo kryptis ir mažina taršą

INSTITA įgyvendino dar vieną lietaus nuotekų kolektoriaus rekonstravimo ir lietaus nuotekų valymo įrenginių statybos projektą – vykdė II etapo darbus. Tai itin reikšminga veikla, kuri, užsak...