Οκτ 30, 2021 Κέλλη Κούση

Ούρα που μετατρέπονται σε ηλεκτρισμό.. Έτσι διαμορφώνεται το μέλλον μας;

Ποιο είναι το πρώτο πράγμα που σου έρχεται στο μυαλό αν κάποιος σου πει ότι μπορείς να χρησιμοποιήσεις τα ούρα σου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας; Ναι, διάβασες σωστά, ούρα σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η μετατροπή της ηλεκτροχημικής ενέργειας είναι ένα πεδίο ενεργειακής τεχνολογίας που συμπεριλαμβάνει τις κυψελίδες καυσίμου και την φωτοηλεκτροχημεία. Μια κυψελίδα καυσίμου είναι ένα ηλεκτροχημικό κελί που μετατρέπει τη χημική ενέργεια ενός καυσίμου σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω ενός ζεύγους οξειδο-αναγωγικών αντιδράσεων. Οι κυψελίδες καυσίμου έχουν πολλές μορφές, ωστόσο, συνήθως έχουν την ίδια γενική αρχή λειτουργίας. Αποτελούνται από τρία τμήματα: την άνοδο, τον ηλεκτρολύτη και την κάθοδο. Και οι δύο χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στις διεπιφάνειες των τριών διαφορετικών τμημάτων. Στην ουσία, το καύσιμο καταναλώνεται, συνήθως παράγεται νερό ή διοξείδιο του άνθρακα, και δημιουργείται ένα ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο μπορεί έπειτα να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει τις ηλεκτρικές συσκευές.

Το φάσμα των καυσίμων που μπορούν αν χρησιμοποιηθούν είναι τεράστιο και περιλαμβάνει ουσίες όπως το υδρογόνο, τους υδρογονάνθρακες αλλά και πρόσφατα την ουρία. Η ουρία (CO(NH₂)₂) μπορεί να βρεθεί στα ούρα των θηλαστικών και στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία κυψελών καυσίμου αλλά και ως εναλλακτικός παράγοντας οξείδωσης σε κελιά ηλεκτρόλυσης αντί του νερού. Η ουρία είναι ένας πολύ πλούσιος φορέας ενέργειας. Θεωρητικά, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρονίων — και κατά συνέπεια ηλεκτρικού ρεύματος — καθώς διασπάται σε άζωτο (Ν₂) και διοξείδιο του άνθρακα (CO₂). Ωστόσο, η αξιοποίηση αυτής της δύναμης είναι δύσκολη επειδή για κάθε μόριο ουρίας που διασπάται, έξι ηλεκτρόνια παράγονται, τα οποία είναι δύσκολο να αξιοποιηθούν, μειώνοντας σημαντικά την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί. Ως εκ τούτου η διαδικασία χρειάζεται καταλύτες υψηλής απόδοσης για να μπορέσει να ενσωματωθεί αποτελεσματικά σε συσκευές καθημερινής χρήσης¹.

Ο Ping Chen και oι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο Anhui στο Hefei της Κίνας σχεδίασαν έναν καταλύτη που περιείχε άτομα νικελίου και σιδήρου, τα οποία συνεργάζονται για να συσπειρώσουν τα ηλεκτρόνια της ουρίας. Το νικέλιο διευκολύνει τη μετατροπή της ουρίας σε διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και αμμωνία (ΝΗ₃). Στη συνέχεια, κάθε ένα από τα άτομα σιδήρου του καταλύτη αρπάζει τα δύο μόρια της αμμωνίας, συνδυάζοντας τα για να σχηματίσουν αέριο άζωτο και χρησιμοποιώντας τα ηλεκτρόνια τους για να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα^1,2.

Αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που η ουρία έχει χρησιμοποιηθεί για τέτοιους σκοπούς. Το 2017, το απομακρυσμένο αγροτικό χωριό Kisoro στην Ουγκάντα ήταν η πρώτη κοινότητα που χρησιμοποίησε ούρα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η τεχνολογία περιλάμβανε αυτή τη φορά μια μικροβιακή κυψελίδα καυσίμου, η οποία αναπτύχθηκε στο Κέντρο Βιοενέργειας του Μπρίστολ³_. Η ίδια ομάδα είχε χρησιμοποιήσει επίσης την ουρία από ούρα για να φορτίσουν ένα εμπορικά διαθέσιμο κινητό τηλέφωνο.

Σε κάθε περίπτωση, είναι προφανές ότι το μέλλον ανήκει σε εκείνους που τολμούν να σκεφτούν έξω από τα τετριμμένα. Και η χρήση των ούρων μας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σίγουρα εμπίπτει στις καινοτόμες, πολλά υποσχόμενες μελλοντικές τεχνολογίες.

Πηγές: