2024 kovo 1 d. penktadienis, 5:47
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
2024-02-26 07:07
Nors dauguma Vilniaus gyventojų jau susipažino su nauja maisto atliekų rūšiavimo tvarka, dalis įmonių vis dar nežino, kad oranžinių maišelių rulonėlį ir specialų kibirėlį gali atsiimti ir verslai. Anot specialistų, metų pradžioje įsigalioję pokyčiai aktualūs toms įmonėms, kurių veikloje susidaro bui...
nuotrauka
2024-02-20 10:26
Vilniaus miesto savivaldybė, įgyvendindama „LIFE GreenMe5" projektą, dalyje Salomėjos Neries gatvės išbandys įvairias priemones sumažinti transporto keliamą triukšmo ir oro taršą. Planuojama, kad pasiteisinusios priemonės vėliau bus pritaikomos ir kitose Vilniaus gatvėse.
nuotrauka
2024-02-19 10:37
Turto banko valdomuose pastatuose įsikūrusios valstybės įstaigos praėjusiais metais suvartojo 13 proc. mažiau elektros ir šilumos energijos. Mažinti sąnaudas energijos ištekliams valstybės pastatuose leido kompleksinės Turto banko investicijos į energinio efektyvumo priemones bei aktyvus pačių organ...
nuotrauka
2024-02-15 12:37
Praėjus puspenktų metų po visuomenėje didelio atgarsio sulaukusios ekologinės nelaimės Alytuje pradėti likviduoti šio gaisro padariniai. Iš „Ekologistikos“ patalpų iki gegužės 21 d. bus išvežta 819 tonų padangų, 2 143 tonos plėšytų padangų bei 895 didmaišiai su gumos pudra ir granulėmis. Visos šios ...
nuotrauka
2024-02-13 15:21
Naudojant medienos gaminius vietoje betono statybų sektoriuje per visą pastato gyvavimo etapą (nuo medžiagų gamybos iki pastato eksploatavimo) į aplinką patektų maždaug 50-75 proc. mažiau CO2. Tai atskleidė Aplinkos ministerijos parengta studija apie atliktus tyrimus dėl CO2 išmetamo kiekio statybos...
nuotrauka
2024-02-13 15:04
Atliepiant Druskininkų gyventojų ir svečių poreikius turėti laivuojamą Nemuno upę visoje Druskininkų savivaldybėje, Druskininkų meras ir VVKD sukirto rankomis dėl vandens kelio (17,7 km) paruošimo, pritaikymo laivybai Nemuno upės atkarpoje ties Druskininkais.
nuotrauka
2024-02-09 12:31
Vasario 16-ąją apdovanojimas už metų darbą Klaipėdai bus įteiktas entuziastingiems kultūros paveldo puoselėtojams – verslininkui Augustinui Jankevičiui ir paramos fondo „Augustus“ vadovui Arvydui Urbiui. Jų pastangomis buvusiame Klaipėdos dujų fabriko pastatų komplekse atgimė du išskirtiniai past...
nuotrauka
2024-02-08 12:32
Kaimynų bendrystę jau aštuonerius metus puoselėjantis Vilnius vėl skirs finansavimą bendruomeniškumui stiprinti. Šių metų bendruomenių ir nevyriausybinių organizacijų projektų prioritetinė kryptis – gyventojų įtraukimas į kultūrinę edukacinę veiklą ir orientacija į tvarumo sprendimus, įgyvendinant ž...
nuotrauka
2024-02-06 07:47
Orų sąlygų pasikeitimai, sparčiai tirpstantis sniegas ir ledas sukėlė potvynius dalyje vakarų Lietuvos regionų. Kai kuriuose valstybinės reikšmės kelių ruožuose dėl apsėmimo eismas ribojamas ar draudžiamas. Potvyniai šioje šalies dalyje yra įprastas reiškinys, bet šiais metais jie yra gerokai intens...
nuotrauka
2024-02-02 14:10
Energetikos rinkoje vis dažniau kalbama apie ketvirtąją pramonės revoliuciją, kitaip dar vadinamą Pramone 4.0, ir pramonės šakų skaitmeninimą. Tačiau šiame kontekste pamirštami individualūs vartotojai, kurie daro vis didesnę įtaką energetikos transformacijai, elektros tinklams ir rinkos dalyviams. A...
nuotrauka
2024-02-01 10:16
Nuo š. m. sausio 1 d. pradėjus veikti Nuotekų tvarkymo informacinei sistemai (NTIS) jokių naujų reikalavimų šiems įrenginiams nėra. Neturintys galimybės prisijungti prie centrinės nuotekų sistemos gyventojai vis dar gali rinktis vieną iš trijų įrenginių tipų: rezervuaro tipo individualių nuotekų kau...
nuotrauka
2024-02-01 10:01
Sklypo užteršimas atliekomis ir žala aplinkai, ar vis dėlto nekenksminga ir teisėtai sklype įmonės sandėliuojama bei statyboms ir sklypų formavimui tinkama perdirbta žaliava: gruntas ir atsijos? Tokią dilemą teko nagrinėti teismui kilusiame ginče tarp Aplinkos apsaugos departamento ir atliekų tvarky...
nuotrauka
2024-01-30 09:39
Kuršių nerijoje, vos tik leidus orams, bus pradėti rekonstruoti du paskutinieji populiaraus pėsčiųjų ir dviračių tako, jungiančio Smiltynę su Nida ruožai. Taip pat bus sutvarkyti takai, jungiantys Preilos ir Pervalkos miestelius su pagrindiniu krašto keliu bei pajūriu. Lietuvos automobilių kelių dir...
nuotrauka
2024-01-26 08:44
VĮ Ignalinos atominėje elektrinėje (IAE) tęsiami išmontavimo darbai. 2023 m. IAE personalas išmontavo 4,6 tūkst. tonų įrangos bei 5,2 tūkst. tonų konstrukcijų (pastatų gelžbetonio ir metalo konstrukcijų komponentai). Daugiausia įrangos išmontuota vykdant reaktoriaus technologinės įrangos išmontavimo...
nuotrauka
2024-01-22 10:18
Lietuvos Aukščiausiasis Teismas neskundžiama nutartimi paliko iš esmės nepakeistą Vilniaus apygardos teismo 2023 m. nutartį, kuria panaikintas Vilniaus rajono savivaldybės administracijos 2008 m. gegužę išduotas statybos leidimas (SLD), – statytojas statinius įpareigotas nugriauti.
nuotrauka
2024-01-19 15:05
Buvusios industrinės teritorijos konversiją šalia Vingio parko įgyvendinančios bendrovės „Galio Group" ir „Akropolis Group" užbaigė tvarkyti dalį Neries krantinės, kuri iki šiol buvo sunkiai pasiekiama miesto gyventojams. Tvarkymo darbai atlikti vykdant sutartyse su Vilniaus miesto savivaldybe numat...
nuotrauka
2024-01-18 13:03
Pasaulį lydintys iššūkiai dėl vis gilesnės klimato krizės verčia išteklius naudoti tikslingai, sąmoningai ir efektyviai. Veiksmų klimato tikslams įgyvendinti ėmėsi ir miestų ir infrastruktūros plėtros bendrovė „YIT Lietuva“. Tvarumą iškėlusi strategijos prioritetu, ji buvo sertifikuota pagal ISO 500...
nuotrauka
2024-01-17 13:54
Didžiausia Lietuvoje vandentvarkos bendrovė „Vilniaus vandenys" iš nuotekų dumblo pernai jau pasigamino beveik ketvirtadalį – 23 proc. įmonės veiklai reikalingos elektros energijos, o siekdama apsisaugoti nuo elektros ir gamtinių dujų kainų šuolių, bendrovė iki 2032 m. ketina tapti nepriklausoma nuo...
nuotrauka
2024-01-10 11:17
Lietuvoje sparčiai daugėja planuojamų statyti vėjo elektrinių skaičius rodo Aplinkos apsaugos agentūros duomenys. Išaugusį planuojamų įrengti vėjo elektrinių skaičių atspindi padidėjęs Agentūroje gautų nagrinėti atrankos dėl poveikio aplinkai vertinimo ir poveikio aplinkai vertinimo dokumentų.
nuotrauka
2024-01-05 14:32
Pabaigti Vingio pasažo ir viešųjų erdvių šalia jo tvarkymo darbai. Ties prekybos pasažo praėjimu sumontuota nauja stoginės konstrukcija iš grūdinto stiklo, pėsčiųjų zonoje paklota nauja danga, o skverelyje už pasažo ties I. Simonaitytės gatve atnaujinti pėsčiųjų takai, suformuoti nauji želdiniai, įr...

Statybunaujienos.lt » Aplinka