Ученые извлекли водород из сточных вод

Промышленное получение чистого водорода, этого критически важного элемента, используемого в производстве пластмасс и удобрений, является весьма дорогостоящим и энергозатратным. Однако вполне может быть, что техника выделения водорода с помощью солнечного света, открытая учеными Принстонского университета (штат Нью-Джерси, США), поможет промышленникам значительно упростить задачу получения самого распространенного вещества во Вселенной.

В статье, опубликованной в журнале Energy & Environmental Science, исследователи сообщают, что их процесс позволяет получать вдвое больше водорода по сравнению с общепринятыми методиками извлечения данного химического элемента через электролиз воды. Для этого авторы использовали специально разработанную камеру, в котором для электролитического разделения воды используется «швейцарский сыр» из кремния. Этому способствуют бактерии бактерии, которые в процессе поглощения органики из сточных вод генерируют электрический заряд, который и расщепляет воду.

«Данный процесс позволяет нам очищать сточные воды и одновременно генерировать топливо», — пояснил Цзин Гу, доцент кафедры химии и биохимии Университета штата Калифорния.

Создатели утверждают, что данная технология может найти свое применение на нефтеперерабатывающих и химических заводах, обычно производящих водород с помощью углеводородного топлива и сталкивающихся с высокими затратами на очистку отработанных вод. Впоследствии полученный водород соединяется с углеродом или азотом для получения ценных химикатов, таких как метанол или аммиак. Последние входят в основу таких продуктов, как синтетические волокна, удобрения, пластик и чистящие средства.

Несмотря на то, что водород может использоваться в качестве автомобильного топлива, сегодня именно химическая промышленность является крупнейшим производителем и потребителем данного элемента. Согласно данным Управления по энергетической информации США, производство химикатов в высокоиндустриальных странах требует больше энергии, чем при производстве железа, стали, металлов и продуктов питания.

По словам исследователей, это первый раз, когда обычные сточные воды, а не лабораторные решения, использовались для генерации водорода с помощью фотокатализа — газ производился непрерывно в течение четырех дней, пока не закончилось сырье, что важно, учитывая, что ранее подобные эксперименты давали сбой уже после пары часов использования. Учитывая модульность новой камеры, данная технология легко масштабируется, что позволяет значительно увеличить объемы очищаемой воды.

Несмотря на то, что проекту все еще предстоит пройти анализ эксплуатационного ресурса, создатели уверены, что новая технология окажется по меньшей мере энергетически нейтральной, если не положительной, и устранит необходимость использования углеводородного топлива.