从废物到电力：尿液助力微生物燃料电池高效产能

研究发现，较高浓度的尿液在为微生物燃料电池提供动力方面效果最佳，这种装置可以在去除污染物的同时产生电力。

麦吉尔大学的研究人员提高了一种将人类尿液转化为清洁能源方法的效率。该方法采用微生物燃料电池（MFCs），利用细菌将有机废物转化为电能，在处理废水的同时从丰富来源中产生能源，具有可持续和低成本的优势。麦吉尔大学的研究揭示了在这一过程中哪种尿液浓度最为理想。

研究合著者、生物资源工程教授Vijaya Raghavan解释说“虽然微生物燃料电池已被证明能够净化废水并产生电力，但不同尿液浓度对其电化学功能、污染物去除效率以及微生物群落行为的具体影响仍未得到充分理解。本研究通过系统分析不同尿液比例如何影响微生物燃料电池的电化学和生物性能，填补了这一空白。”

Raghavan表示，该方法可用于农村卫生设施、灾后救援营地以及离网社区等场景中产生清洁能源。此外，由于其电信号会随着有机污染水平的变化而改变，微生物燃料电池还可作为低成本生物传感器，在无需复杂设备的情况下监测废水水质。

研究人员构建了四个双室微生物燃料电池，并分别以合成废水与人类尿液按20%、50%和75%的比例混合后进行供给。随后在两周时间内对电池进行测试，监测其能量输出、污染物去除情况和水处理性能，并进行电化学测试。结果发现，较高的尿液浓度（50%至75%）可提高发电能力，同时尿液为微生物生长提供了必需的营养物质。

“尿液含有支持微生物快速活性的关键离子和有机化合物，从而提升了发电能力和污染物分解效率，”Raghavan解释道。

尽管所有微生物燃料电池系统中都含有多种细菌，研究人员发现Sediminibacterium和Comamonas是占主导地位的菌群。当尿液比例为50%时，Sediminibacterium更为常见；而在更高浓度（75%）下，Comamonas成为优势菌群。

研究人员指出，由于这些微生物有助于分解有机污染物并在燃料电池中传递电子，占主导菌种的变化可能解释了不同系统发电量的差异。这也表明，加入尿液的比例会显著影响哪些微生物占优势以及系统运行效率。

Raghavan表示：“这些研究结果是迈向更加循环经济的重要一步。将尿液作为资源加以利用，有助于实现可持续卫生系统和养分回收，减轻淡水系统的压力。”

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211715625008719?via%3Dihub

（素材来自：麦吉尔大学 全球氢能网、新能源网综合）