Ny vandbehandlingsmetode kan generere grøn energi

Forskere fra ICIQ i Spanien har designet mikromotorer, der bevæger sig rundt på egen hånd for at rense spildevand. Processen skaber ammoniak, som kan tjene som en grøn energikilde. Nu vil en AI-metode udviklet ved Göteborgs Universitet blive brugt til at tune motorerne for at opnå de bedst mulige resultater.

Mikromotorer er dukket op som et lovende værktøj til miljøsanering, hovedsagelig på grund af deres evne til autonomt at navigere og udføre specifikke opgaver i mikroskala. Mikromotoren består af et rør lavet af silicium og mangandioxid, hvor kemiske reaktioner forårsager frigivelse af bobler fra den ene ende. Disse bobler fungerer som en motor, der sætter røret i bevægelse.

Forskere fra Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ) har bygget en mikromotor dækket med den kemiske forbindelse laccase, som accelererer omdannelsen af ​​urinstof, der findes i forurenet vand, til ammoniak, når det kommer i kontakt med motoren. Forskningen er publiceret i tidsskriftet Nanoscale .

Grøn energikilde

"Dette er en interessant opdagelse. I dag har vandbehandlingsanlæg problemer med at nedbryde al urinstoffet, hvilket resulterer i eutrofiering, når vandet frigives. Det er et alvorligt problem i især byområder," siger Rebeca Ferrer, der er ph.d. . studerende ved Doctor Katherine Villas gruppe ved ICIQ.

Konvertering af urinstof til ammoniak giver også andre fordele. Hvis du kan udvinde ammoniakken fra vandet, har du også en kilde til grøn energi, da ammoniak kan omdannes til brint.

Der er et stort udviklingsarbejde, der skal udføres, hvor boblerne produceret af mikromotorerne udgør et problem for forskere.

"Vi skal optimere designet, så rørene kan rense vandet så effektivt som muligt. For at gøre dette skal vi se, hvordan de bevæger sig, og hvor længe de fortsætter med at arbejde, men det er svært at se under et mikroskop, fordi boblerne skjule udsigten," forklarer Ferrer.

Der er meget udviklingsarbejde tilbage

Men takket være en AI-metode udviklet af forskere ved Göteborgs Universitet er det muligt at estimere mikromotorernes bevægelser under et mikroskop. Maskinlæring gør det muligt at overvåge flere motorer i væsken samtidigt.

"Hvis vi ikke kan overvåge mikromotoren, kan vi ikke udvikle den. Vores AI fungerer godt i et laboratoriemiljø, hvor udviklingsarbejdet i øjeblikket er i gang," siger Harshith Bachimanchi, ph.d. studerende ved Institut for Fysik, Göteborgs Universitet.

Forskerne har svært ved at sige, hvor lang tid der går, før byvandsrensningsanlæg også kan blive energiproducenter. Der er meget udviklingsarbejde tilbage, herunder på AI-metoden, som skal modificeres for at fungere i store forsøg.

"Vores mål er at tune motorerne til perfektion," siger Bachimanchi.

Flere oplysninger: Rebeca Ferrer Campos et al., Bobledrevne mikromotorer til ammoniakgenerering, Nanoskala (2023). DOI:10.1039/D3NR03804A

Journaloplysninger: Nanoskala

Leveret af Göteborgs Universitet