人体废弃物也是生质能一环,「用尿发电」可望成真

  • A+
所属分类:科技新知

人们发展生质能行之有年,使用材料从农作物、木材、厨馀到细菌什么都不奇怪,那么回头看看自身条件,人体排泄物是否也可成为一种发电来源?对此英国西英格兰大学十分看好这项概念,认为尿液是个不错的能量来源,现在正努力将尿液微生物燃料电池商业化。

人体废弃物也是生质能一环,「用尿发电」可望成真

目前我们常用的锂电池、铅酸电池都是透过氧化还原反应将化学能转成电能,而微生物燃料电池(MFC)则是把自然界细菌及仿真细菌当作催化剂,善加利用细菌的交互作用将化学能转换成电流,多年来科学家已尝试各种的燃料来驱动生物电池,像是厨馀、废纸、虾壳、死掉的虫、污水等,如今西英格兰大学则把脑筋动到人体每天都会产出、弃之如敝屐的尿液。

西英格兰大学团队研究「Pee Power」多年,2013 年就研发出可为手机充电的微生物燃料电池,人体「一次产出」的能量就可以让手机打电话跟传简讯;2015 年设计出穿戴式发电机,同年也与救援组织合作开发尿液发电厕所,甚至已成功在露天音乐会与大学试用,未来将有助缓解贫困或战地难民营缺电的困境,而该团队更在 2018 年 11 月成立衍生企业 Robial。

虽然用尿液来发电听起还是个很荒唐的事情,但这并不是天方夜谭,尿液的组成份大约是 91-96% 的水,剩下则是由碳、氢、氧、氮等组成的尿素,其中含有许多有机碳,可让微生物生存,科学家可在微生物代谢的时候拦截传递中的电子,并导入电极系统形成电流迴路。

而在西英格兰大学团队的电池设计中,微生物燃料电池由两个半电池(half-cells)组成,厌氧生物会在阳极进行代谢与呼吸作用,阴极则放置氧化剂,用来进行电子反应,阴阳两极之间则以半透分离器(semi-permeable)隔开。

西英格兰大学布里斯托分部教授 Ioannis Ieropoulos 表示,简单来说,微生物会在电池中生长与维持生命,而他们的食物就是尿液中的有机碳,电池会收集微生物排泄出的生化能量,并直接转换成电力。

目前 Robial 仍处于初创期,採用10ml 尿液或废水的微生物燃料电池仅能产生1-2mW电力。Ieropoulos 认为该潜力尚未触顶,透过最佳化研究将能进一步提高微生物燃料电池效率,未来希望能以 1ml 容量产生 1-2mW 电力、用较少的「材料」产生相同能量,之后就可以利用聚沙成塔效果为住家、建筑物供电。

虽然现在尿液发电的效率不高,目前也尚未提到使用寿命、如何补充燃料或是否会有异味,但该技术已展现其优势:燃料完全免费且环保,还同时具有淨化污水的功用,展望未来,或许某一天人们在野外露营时发现手机与行动电源没有电时,就可以自己产电为手机充电。