在可再生能源的發(fā)展過程中，太陽能一直是研究焦點。但是兩名弗吉尼亞理工學院（Virginia Tech）的研究人員將人們的注意力從太陽能轉移到使用污水發(fā)電上。

     近期發(fā)表在《科學報道》上的一篇文章詳細描述了這項發(fā)現(xiàn)，該文章提到了從廢棄物中獲取能源的可持續(xù)性運動，以使凈化設施變得更加高效節(jié)能。在YouTube上分享的一幅動態(tài)圖片解釋了這項發(fā)現(xiàn)背后的科學道理，并闡明了它的影響。

     Xueyang Feng和Jason He對一種細菌進行了研究，他們發(fā)現(xiàn)，兩種特定基質（substrate）共同工作比它們單獨工作產生的能量更多。這項發(fā)現(xiàn)闡明了具有電化學活性的細菌產生能量的原理。這可以幫助開發(fā)被稱為微生物燃料電池的新型凈化系統(tǒng)。

     Feng說：“通過對這些細菌的追蹤，我們掌握了以可持續(xù)方式發(fā)電的方法。這為污水處理中心對能源自給自足指明了方向。”

     Feng在農業(yè)與生命科學學院和工程學院工作；He是在工程學院環(huán)境工程的副教授。

     這一發(fā)現(xiàn)很重要，因為并不是所有的有機物都以同樣的方式執(zhí)行同樣的工作。一些有機物是作為發(fā)電細菌的食物，另一些有機物可以導電。

     乳酸鹽基質是由細菌代謝生長的，用于支持細胞生長，另一種甲酸鹽基質在氧化后會釋放電子，用于發(fā)電。

     研究團隊發(fā)現(xiàn)，將這兩種基質混合時，發(fā)電量遠遠大于它們單獨工作的時候。有機物與燃料電池中的受體共同工作，盡管使用微生物燃料電池的研究并不新穎，但是Feng和He使用的用來發(fā)電的有機物是新型的，因為他們可以測量這兩種有機物的共生性。

     這種獨特的方法使得研究人員可以追蹤不同菌株的代謝途徑，該方法被稱為碳13途徑分析。該方法的原理是，在一個碳族上創(chuàng)建非放射性的同位素，該碳族可以通過質譜分析法看到。

     從污水中獲得能源是一種可持續(xù)性的措施，華盛頓的污水處理中心已經采用這種措施。使用微生物燃料電池中的細菌獲得能源并不是研究人員們通過廢棄物產生能源的唯一方法。污水凈化廠現(xiàn)在可以從污水中的固體中獲得甲烷，并供應給城鎮(zhèn)使用。

     He的研究還涉及氣體元素，尤其是氨。在廢水中，氨是污染物。如果自然水域中氨過多，會導致赤潮，因此會破壞水域生態(tài)系統(tǒng)。

     He的實驗室中的二年級博士生Mohan Qin建造了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以從污水中獲取氨并移除其他污染物，同時還可以發(fā)電。來自中國山東的Mohan Qin因為此項發(fā)明獲得了2015年國際微生物電化學學會科技最佳進步創(chuàng)新獎。

     這項工作將促進未來的微生物燃料電池研究。He的實驗室目前正在本地的污水處理廠運行著一個200升的微生物燃料電池系統(tǒng)，以評估該系統(tǒng)長期的性能。

     目前，雖然Feng和He還不能使污水像太陽能一樣發(fā)電，但他們確定，無論是污水中的氨還是有機廢物，都將可以用來產生能量。